Může být „designérský hlen“ lékem budoucnosti?

Světelný mikrofotografie lidské slinné žlázy, buněk hlenu a potrubí

  • Hlen pokrývá vnitřní povrchy těla, kde působí jako bariéra proti patogenům a je zdrojem potravy pro přátelské bakterie.
  • Jeho hlavní složkou jsou muciny - proteiny poseté molekulami cukru v odlišných vzorcích, které určují, jak hlen interaguje s prospěšnými a patogenními mikroorganismy.
  • Vědci nyní vytvořili buněčnou platformu pro výrobu těchto mucinů se specifickými vlastnostmi na zakázku.
  • Vědci by mohli platformu využít k vývoji léčby virových a bakteriálních infekcí na bázi mucinu.

Hlen je slizký materiál se širokou škálou životně důležitých funkcí na rozhraní mezi tělem a vnějším světem.

Povléká buňky, které lemují plíce, střeva a pohlavní ústrojí, kde poskytuje bariéru proti škodlivým látkám a působí jako lubrikant.

Ve střevě, stejně jako na ostatních povrchech těla, slouží hlen také jako strážce, kromě patogenů a přijímajících prospěšných mikroorganismů.

Hlavní složkou hlenu jsou muciny, což jsou bílkoviny zdobené výraznými vzory molekul cukru.

Ty poskytují nejen potravinový zdroj pro bakterie, ale mohou také působit jako kotvy, které je drží na místě, když se váží na molekuly v bakteriálních buněčných stěnách nazývaných adhesiny.

Vazbou na adheziny patogenů mohou muciny vylučované do tekutin, jako jsou sliny a slzy, zabránit shlukování těchto mikrobů. Muciny mohou také rozpouštět „biofilmy“ patogenů.

Biofilmy jsou agregací bakterií, které spolupracovaly na vytváření tenkých povlaků na zubech a jiných povrchech tkání. V některých případech mohou mít biofilmy negativní dopad na zdraví.

Vzory molekul cukru na mucinu proto hrají zásadní roli při určování toho, jak tělo interaguje s mikroorganismy.

Muciny je obtížné izolovat a studovat, takže naše chápání toho, jak fungují, bylo omezené.

Nyní tým vědců vyvinul způsob, jak vytvářet lidské muciny, které vykazují konkrétní vzorce molekul cukru.

Tým vedený vědci z Kodanského centra pro glykomiku může nyní geneticky programovat laboratorní kultury lidských embryonálních ledvinových buněk tak, aby produkovaly muciny, které se vážou na specifické bakteriální adhesiny.

Jejich práce se objevuje v Nature Communications.

Muciny na předpis

Autoři se domnívají, že lékaři mohou jednoho dne předepisovat muciny, které buď podporují růst prospěšných druhů, nebo inhibují druhy způsobující onemocnění.

"Neuvěřitelné množství nemocí má souvislost se střevní flórou, ale stále víme jen velmi málo o tom, jak můžeme kontrolovat střevní flóru při léčbě nemocí." Tady mohou syntetické muciny otevřít nové možnosti léčby, “říká Yoshiki Narimatsu, docent glykobiologie na univerzitě v Kodani a jeden z hlavních autorů studie.

"Nakonec si lze představit použití mucinů jako prebiotického materiálu, tj. Jako molekul, které pomáhají dobrým bakteriím v těle," dodává.

Vědci také spekulují, že místo antibiotik lze k léčbě bakteriálních infekcí použít umělé muciny.

Lékaři například mohli nasadit syntetické verze mucinů ve slinách a slzách, aby odplavili bakterie, které by jinak vytvářely škodlivé biofilmy.

"Představujeme si, že místo používání antibiotik můžete vyrábět například oční kapky s mucinem, který normálně odstraňuje bakterie při léčbě očních infekcí," říká Dr. Narimatsu.

Soutěž o virus chřipky

Muciny by mohly být dokonce rozmístěny, aby konkurovaly běžnému viru chřipky a zabránily mu v infikování buněk, které lemují nos, průdušnici a plíce.

K infikování buněk v dýchacím traktu se virus zachytí na molekulách cukru nazývaných kyseliny sialové v buněčných membránách.

Aby však uvolnil nově vytvořené virové částice a pokračoval v infekci, musí virus použít enzym k přerušení vazby na sialové kyseliny.

"Muciny obsahují obrovské množství sialových kyselin," řekl spoluřešitel prof. Henrik Clausen pro "Detonic.shop".

Tyto kyseliny se nejen vážou na volné virové částice, což jim brání v zachycení na hostitelské buňky v nose, plicích nebo v obou - také soutěží o použití enzymu, který uvolňuje nové virové částice.

"V tomto článku studujeme pouze účinek na uvolňování viru a zjistíme, že specifické muciny s kyselinami sialovými blokují uvolňování viru chřipky, a tudíž jeho schopnost šířit a šířit infekci," uvedl Prof Vysvětlil Clausen.