Vai “dizaineru gļotas” varētu būt nākotnes zāles?

Gaismas cilvēka siekalu dziedzera, gļotu šūnu un kanāla mikrogrāfija

  • Gļotas pārklāj ķermeņa iekšējās virsmas, kur tās darbojas kā barjera pret patogēniem un pārtikas avots draudzīgām baktērijām.
  • Tās galvenās sastāvdaļas ir mukīni - olbaltumvielas, kuras ar cukura molekulām ir atšķirīgi, un kas nosaka, kā gļotas mijiedarbojas ar labvēlīgiem un patogēniem mikroorganismiem.
  • Tagad zinātnieki ir izveidojuši uz šūnām balstītu platformu šo mutīnu ražošanai ar īpašām īpašībām pēc pasūtījuma.
  • Pētnieki varētu izmantot platformu, lai izstrādātu uz mucīna balstītas ārstēšanas metodes vīrusu un baktēriju infekcijām.

Gļotas ir gļotains materiāls ar plašu vitālo funkciju klāstu ķermeņa un ārpasaules saskarnē.

Tas pārklāj šūnas, kas pārklāj plaušas, zarnas un dzimumorgānu traktu, kur tas nodrošina barjeru pret kaitīgām vielām un darbojas kā smērviela.

Zarnās, tāpat kā citās ķermeņa virsmās, gļotas kalpo arī kā vārtsargs, izslēdzot patogēnus un uzņemot labvēlīgus mikroorganismus.

Galvenās gļotu sastāvdaļas ir mucīni, kas ir proteīni, kas dekorēti ar atšķirīgiem cukura molekulu modeļiem.

Tie ne tikai nodrošina barības avotu baktērijām, bet arī var darboties kā enkuri, lai tos noturētu vietā, kad tie saistās ar baktēriju šūnu sieniņu molekulām, ko sauc par adhezīniem.

Saistoties ar patogēnu adhezīniem, šķidrumos, piemēram, siekalās un asarās, izdalītie mutīni var novērst šo mikrobu salipšanu. Mucīni var izšķīdināt arī patogēnu "biofilmas".

Biofilmas ir baktēriju kopums, kas sadarbojušies, veidojot plānus pārklājumus uz zobiem un citām audu virsmām. Dažos gadījumos biofilmas var negatīvi ietekmēt veselību.

Cukura molekulu modeļiem uz muciniem tāpēc ir būtiska loma, nosakot ķermeņa mijiedarbību ar mikroorganismiem.

Mucīnus ir grūti izdalīt un pētīt, tāpēc mūsu izpratne par to darbību ir bijusi ierobežota.

Tagad pētnieku komanda ir izstrādājusi veidu, kā radīt cilvēka gļotas, kurās parādīti īpaši cukura molekulu modeļi.

Kopenhāgenas Glikomikas centra pētnieku vadīta komanda tagad var ģenētiski ieprogrammēt cilvēka embrija nieru šūnu laboratorijas kultūras, lai ražotu gļotas, kas saistās ar specifiskiem baktēriju adhezīniem.

Viņu darbs parādās Nature Communications.

Mucīni pēc receptes

Autori uzskata, ka ārsti kādu dienu varētu izrakstīt mukīnus, kas vai nu veicina labvēlīgu sugu augšanu, vai arī kavē slimības izraisošās sugas.

“Neticami daudzām slimībām ir saistība ar zarnu floru, taču mēs joprojām ļoti maz zinām par to, kā mēs varam kontrolēt zarnu floru slimību ārstēšanā. Šeit sintētiskie mukīni varētu pavērt jaunas ārstēšanas iespējas, ”saka Joshiki Narimatsu, Kopenhāgenas universitātes glikobioloģijas asociētais profesors un viens no pētījuma vadošajiem autoriem.

"Galu galā var iedomāties, ka mucīnus lieto kā prebiotikas materiālus, tas ir, kā molekulas, kas palīdz labajām baktērijām organismā," viņš piebilst.

Pētnieki arī pieļauj, ka baktēriju infekciju ārstēšanai antibiotiku vietā varētu izmantot mākslīgos mutīnus.

Piemēram, ārsti varētu izvietot sintētiskas gļotu versijas siekalās un asarās, lai izskalotu baktērijas, kas citādi veidotu kaitīgas bioplēves.

"Mēs iedomājamies, ka antibiotiku lietošanas vietā jūs varat ražot, piemēram, acu pilienus ar mucīnu, kas parasti noņem baktērijas acu infekciju ārstēšanā," saka Dr Narimatsu.

Konkurence par gripas vīrusu

Mucīnus pat varēja izvietot, lai konkurētu ar parasto gripas vīrusu un novērstu tā inficēšanos ar šūnām, kas pārklāj degunu, vējšpusi un plaušas.

Lai inficētu šūnas elpošanas traktā, vīruss šūnu membrānās aizķeras uz cukura molekulām, ko sauc par sialīnskābēm.

Bet, lai atbrīvotu jaunizveidotās vīrusa daļiņas un turpinātu infekciju, vīrusam ir jāizmanto ferments, lai izjauktu piesaisti sialīnskābēm.

"Mucīni satur lielu daudzumu sialīnskābju," līdzautors, prof. Henriks Klauzens sacīja "Detonic.shop".

Šīs skābes ne tikai saistās ar brīvām vīrusa daļiņām, kas neļauj tām nofiksēties deguna, plaušu vai abās saimniekorganisma šūnās - tās konkurē arī par fermenta izmantošanu, kas atbrīvo jaunas vīrusa daļiņas.

"Šajā rakstā mēs pētām tikai ietekmi uz vīrusa izdalīšanos un konstatējam, ka specifiski mucīni ar sialīnskābēm bloķē gripas vīrusa izdalīšanos un līdz ar to tā spēju izplatīties un izplatīt infekciju," Prof .Klausens paskaidroja.