Mungkinkah 'perancang lendir' menjadi ubat masa depan?

Mikrograf cahaya kelenjar air liur manusia, sel-sel lendir, dan saluran

  • Lendir melapisi permukaan dalaman badan, di mana ia berfungsi sebagai penghalang terhadap patogen dan sumber makanan untuk bakteria mesra.
  • Konstituen utamanya adalah mukin - protein yang disatukan dengan molekul gula dalam corak berbeza yang menentukan bagaimana lendir berinteraksi dengan mikroorganisma bermanfaat dan patogen.
  • Para saintis kini telah membuat platform berasaskan sel untuk menghasilkan mukin ini dengan sifat khusus untuk dipesan.
  • Para penyelidik dapat menggunakan platform untuk mengembangkan rawatan berdasarkan mukin untuk jangkitan virus dan bakteria.

Mucus adalah bahan berlendir dengan pelbagai fungsi penting di antara badan dan dunia luar.

Ini melapisi sel-sel yang melapisi paru-paru, usus, dan saluran kemaluan, di mana ia memberikan penghalang terhadap bahan berbahaya dan bertindak sebagai pelincir.

Di usus, seperti di permukaan badan yang lain, lendir juga berfungsi sebagai penjaga pintu, tidak termasuk patogen dan mengakui mikroorganisma bermanfaat.

Komponen utama lendir adalah mukin, yang merupakan protein yang dihiasi dengan corak molekul gula yang khas.

Ini bukan hanya menyediakan sumber makanan untuk bakteria, tetapi juga dapat bertindak sebagai sauh untuk menahannya di tempat ketika mereka mengikat molekul di dinding sel bakteria yang disebut adhesin.

Dengan mengikat pada patin patogen, mukin yang dikeluarkan dari cecair seperti air liur dan air mata dapat mengelakkan mikroba ini bergumpal bersama. Mukin juga dapat melarutkan "biofilm" patogen.

Biofilm adalah kumpulan bakteria yang telah berkolaborasi untuk membentuk lapisan nipis pada gigi dan permukaan tisu lain. Dalam beberapa kes, biofilem boleh memberi kesan negatif kepada kesihatan.

Oleh itu, corak molekul gula pada mukin memainkan peranan penting dalam menentukan bagaimana tubuh berinteraksi dengan mikroorganisma.

Mukin sukar untuk mengasingkan dan mengkaji, bagaimanapun, sehingga pemahaman kita tentang bagaimana ia bekerja terbatas.

Kini, satu pasukan penyelidik telah mengembangkan cara untuk membuat mukin manusia yang menunjukkan corak molekul gula tertentu.

Pasukan yang diketuai oleh penyelidik di Copenhagen Center for Glycomics kini dapat memprogram secara genetik budaya makmal sel-sel ginjal embrio manusia untuk menghasilkan mukin yang terikat pada perekat bakteria tertentu.

Karya mereka muncul dalam Nature Communications.

Mukin mengikut preskripsi

Penulis percaya bahawa doktor pada suatu hari boleh menetapkan mucin yang dapat mendorong pertumbuhan spesies bermanfaat atau menghalang spesies penyebab penyakit.

"Sebilangan besar penyakit mempunyai kaitan dengan flora usus, tetapi kita masih tahu sedikit tentang bagaimana kita dapat mengawal flora usus dalam rawatan penyakit. Di sinilah mukin sintetik dapat membuka pilihan rawatan baru, ”kata Yoshiki Narimatsu, profesor glikobiologi bersekutu di University of Copenhagen dan salah seorang penulis utama kajian ini.

"Pada akhirnya, seseorang dapat membayangkan menggunakan mukin sebagai bahan prebiotik, yaitu sebagai molekul yang membantu bakteria baik dalam tubuh," tambahnya.

Para penyelidik juga berspekulasi bahawa mukin tiruan dapat digunakan sebagai ganti antibiotik untuk merawat jangkitan bakteria.

Sebagai contoh, doktor dapat menyebarkan versi sintetik mukin di dalam air liur dan air mata untuk membuang bakteria yang sebaliknya akan membentuk biofilm berbahaya.

"Kami membayangkan bahawa daripada menggunakan antibiotik, anda mungkin menghasilkan, misalnya, tetes mata dengan mukin yang biasanya menghilangkan bakteria dalam rawatan jangkitan mata," kata Dr Narimatsu.

Persaingan untuk virus selesema

Mukin bahkan dapat dikerahkan untuk menyaingi virus selesema biasa dan mencegahnya menjangkiti sel yang melapisi hidung, saluran angin, dan paru-paru.

Untuk menjangkiti sel-sel di saluran pernafasan, virus itu menempel pada molekul gula yang disebut asam sialik di membran sel.

Tetapi untuk melepaskan zarah virus yang baru dibuat dan meneruskan infeksi, virus harus menggunakan enzim untuk memutuskan ikatannya dengan asam sialik.

"Mukin mengandungi sejumlah besar asid sialik," kata pengarang utama Prof Henrik Clausen kepada "Detonic.shop".

Asid ini tidak hanya mengikat zarah virus bebas, yang menghalangnya terkunci ke sel inang di hidung, paru-paru, atau keduanya - mereka juga bersaing untuk penggunaan enzim yang membebaskan zarah virus baru.

"Dalam makalah ini, kami hanya mengkaji pengaruh pelepasan virus, dan kami mendapati bahawa mukin spesifik dengan asam sialik menyekat pembebasan virus influenza dan oleh itu kemampuannya untuk menyebarkan dan menyebarkan jangkitan," Prof Clausen menjelaskan.