Može li 'dizajnerska sluz' biti lijek budućnosti?

Lagana mikrofotografija ljudske slinovnice, stanica sluzi i kanala

  • Sluz prekriva unutarnje površine tijela, gdje djeluje kao barijera protiv patogena i izvor hrane za prijateljske bakterije.
  • Njegovi su glavni sastojci mucini - proteini prošarani molekulama šećera u različitim obrascima koji određuju način na koji sluz komunicira s korisnim i patogenim mikroorganizmima.
  • Znanstvenici su sada stvorili staničnu platformu za proizvodnju ovih mucina s određenim svojstvima po narudžbi.
  • Istraživači bi mogli koristiti platformu za razvijanje liječenja virusnih i bakterijskih infekcija na bazi mucina.

Sluz je sluzav materijal s širokim rasponom vitalnih funkcija na sučelju između tijela i vanjskog svijeta.

Prekriva stanice koje oblažu pluća, crijeva i genitalni trakt, gdje pruža prepreku štetnim tvarima i djeluje kao mazivo.

U crijevima, kao i na ostalim tjelesnim površinama, sluz također služi kao vratar, isključujući patogene i primajući korisne mikroorganizme.

Glavni sastojci sluzi su mucini, koji su proteini ukrašeni prepoznatljivim uzorcima molekula šećera.

Oni ne samo da predstavljaju izvor hrane za bakterije, već mogu djelovati i kao sidrište kako bi ih zadržali na mjestu kada se vežu za molekule u bakterijskim staničnim stijenkama koje se nazivaju adhezini.

Vezujući se za adhezine patogena, mucini koji se izlučuju u tekućine poput sline i suza mogu spriječiti da se ti mikrobi zgrušaju. Mucini također mogu otopiti "biofilmove" patogena.

Biofilmovi su nakupina bakterija koje su surađivale stvarajući tanke prevlake na zubima i ostalim površinama tkiva. U nekim slučajevima biofilmovi mogu imati negativan utjecaj na zdravlje.

Uzorci molekula šećera na mucinima stoga igraju vitalnu ulogu u određivanju načina na koji tijelo komunicira s mikroorganizmima.

Mucine je, međutim, teško izolirati i proučiti, pa je naše razumijevanje njihovog djelovanja ograničeno.

Sada je tim istraživača razvio način za stvaranje ljudskih mucina koji prikazuju određene uzorke molekula šećera.

Tim koji predvode istraživači iz Kopenhaškog centra za glikomiku sada može genetski programirati laboratorijske kulture ljudskih stanica embrionalnih bubrega kako bi proizveli mucine koji se vežu za određene bakterijske adhezine.

Njihov se rad pojavljuje u časopisu Nature Communications.

Mucini na recept

Autori vjeruju da bi liječnici jednog dana mogli propisati mucine koji ili potiču rast korisnih vrsta ili inhibiraju vrste koje uzrokuju bolesti.

“Nevjerojatan broj bolesti povezan je s crijevnom florom, ali još uvijek znamo vrlo malo o tome kako možemo kontrolirati crijevnu floru u liječenju bolesti. Tu bi sintetički mucini mogli otvoriti nove mogućnosti liječenja ”, kaže Yoshiki Narimatsu, izvanredni profesor glikobiologije na Sveučilištu u Kopenhagenu i jedan od vodećih autora studije.

"U konačnici se može zamisliti da se mucini koriste kao prebiotički materijal, odnosno kao molekule koje pomažu dobrim bakterijama u tijelu", dodaje.

Istraživači također nagađaju da bi se umjetni mucini mogli koristiti umjesto antibiotika za liječenje bakterijskih infekcija.

Primjerice, liječnici bi mogli primijeniti sintetske verzije mucina u slini i suzama kako bi isprali bakterije koje bi inače stvarale štetne biofilme.

"Zamišljamo da biste umjesto upotrebe antibiotika mogli proizvesti, na primjer, kapi za oči s mucinom koji obično uklanjaju bakterije u liječenju očnih infekcija", kaže dr. Narimatsu.

Natjecanje za virus gripe

Mucini bi se čak mogli rasporediti kako bi se natjecali s virusom uobičajene gripe i spriječili da zarazi stanice koje oblažu nos, dušnik i pluća.

Da bi zarazio stanice u respiratornom traktu, virus se u membranama stanica zakvači za molekule šećera nazvane sijalne kiseline.

Ali da bi oslobodio novostvorene čestice virusa i nastavio zarazu, virus mora koristiti enzim da prekine vezanje za sijalne kiseline.

"Mucini sadrže velike količine sijaličnih kiselina," rekao je suautor prof. Henrik Clausen za "Detonic.shop".

Te se kiseline ne vežu samo za slobodne virusne čestice, što ih sprječava da se blokiraju na stanicama domaćina u nosu, plućima ili oboje - one se također natječu za upotrebu enzima koji oslobađa nove virusne čestice.

"U ovom radu proučavamo samo učinak na oslobađanje virusa i otkrivamo da specifični mucini sa sijalnim kiselinama blokiraju oslobađanje virusa gripe, a time i njegovu sposobnost širenja i širenja infekcije", prof. Clausen je objasnio.