Môže byť „dizajnérsky hlien“ liekom budúcnosti?

Svetelný mikrograf ľudskej slinnej žľazy, buniek hlienu a potrubia

  • Hlien pokrýva vnútorné povrchy tela, kde pôsobí ako bariéra proti patogénom a je zdrojom potravy pre priateľské baktérie.
  • Jeho hlavnými zložkami sú mucíny - proteíny posiate molekulami cukru v odlišných formách, ktoré určujú, ako hlien interaguje s prospešnými a patogénnymi mikroorganizmami.
  • Vedci teraz vytvorili bunkovú platformu na výrobu týchto mucínov so špecifickými vlastnosťami na objednávku.
  • Vedci by mohli platformu využiť na vývoj liečby vírusových a bakteriálnych infekcií na základe mucínu.

Hlien je slizký materiál so širokou škálou životne dôležitých funkcií na rozhraní medzi telom a vonkajším svetom.

Poťahuje bunky, ktoré lemujú pľúca, črevá a pohlavné ústrojenstvo, kde poskytuje bariéru pred škodlivými látkami a pôsobí ako lubrikant.

Rovnako ako na ostatných povrchoch tela slúži hlien aj ako strážca brány, okrem patogénov a vylučujúcich prospešné mikroorganizmy.

Hlavnou zložkou hlienu sú mucíny, čo sú bielkoviny zdobené výraznými vzormi molekúl cukru.

Poskytujú nielen potravinový zdroj pre baktérie, ale môžu tiež pôsobiť ako kotvy na ich udržanie na mieste, keď sa viažu na molekuly v bunkových stenách baktérií, ktoré sa nazývajú adhezíny.

Väzbou na adhezíny patogénov môžu mucíny vylučované do tekutín, ako sú sliny a slzy, zabrániť hromadeniu týchto mikróbov. Muciny môžu tiež rozpúšťať „biofilmy“ patogénov.

Biofilmy sú zhlukom baktérií, ktoré spolupracovali na vytváraní tenkých povlakov na zuboch a iných povrchoch tkanív. V niektorých prípadoch môžu mať biofilmy negatívny vplyv na zdravie.

Schémy molekúl cukru na mucínoch preto hrajú zásadnú úlohu pri určovaní interakcie tela s mikroorganizmami.

Muciny je zložité izolovať a študovať, takže naše chápanie ich fungovania bolo obmedzené.

Tím vedcov teraz vyvinul spôsob, ako vytvárať ľudské mucíny, ktoré vykazujú zvláštne vzorce molekúl cukru.

Tím vedený vedcami z Kodanského centra pre glykomiku môže teraz geneticky programovať laboratórne kultúry ľudských embryonálnych buniek obličiek tak, aby produkovali mucíny, ktoré sa viažu na špecifické bakteriálne adhezíny.

Ich práca sa objavuje v Nature Communications.

Muciny na lekársky predpis

Autori sa domnievajú, že lekári by jedného dňa mohli predpísať mucíny, ktoré buď podporujú rast užitočných druhov, alebo inhibujú druhy spôsobujúce choroby.

"Neuveriteľné množstvo chorôb súvisí s črevnou flórou, ale stále vieme len veľmi málo o tom, ako môžeme kontrolovať črevnú flóru pri liečbe chorôb." To je miesto, kde by syntetické mucíny mohli otvoriť nové možnosti liečby, “hovorí Yoshiki Narimatsu, docent glykobiológie na univerzite v Kodani a jeden z hlavných autorov štúdie.

"V konečnom dôsledku si možno predstaviť, že použijeme mucíny ako prebiotický materiál, to znamená ako molekuly, ktoré pomáhajú dobrým baktériám v tele," dodáva.

Vedci tiež špekulujú, že namiesto antibiotík by sa na liečbu bakteriálnych infekcií mohli použiť umelé mucíny.

Lekári napríklad mohli nasadiť syntetické verzie mucínov v slinách a slzách, aby odplavili baktérie, ktoré by inak tvorili škodlivé biofilmy.

"Predstavujeme si, že namiesto používania antibiotík môžete vyrábať napríklad očné kvapky s mucínom, ktorý bežne odstraňuje baktérie pri liečbe očných infekcií," hovorí Dr. Narimatsu.

Súťaž o vírus chrípky

Muciny by sa mohli dokonca nasadiť tak, aby konkurovali vírusu bežnej chrípky a zabránili mu v infikovaní buniek lemujúcich nos, priedušnicu a pľúca.

Na infikovanie buniek v dýchacom trakte sa vírus zachytáva na molekulách cukru nazývaných kyseliny sialové v bunkových membránach.

Na uvoľnenie novovytvorených vírusových častíc a pokračovanie infekcie však musí vírus použiť enzým na prerušenie pripojenia k kyselinám sialovým.

„Muciny obsahujú obrovské množstvo sialových kyselín,“ uviedol pre "Detonic.shop" spoluautor prof. Henrik Clausen.

Tieto kyseliny sa nielen viažu na voľné vírusové častice, čo im bráni v zachytení sa na hostiteľských bunkách v nose, pľúcach alebo v oboch - tiež súťaží o použitie enzýmu, ktorý uvoľňuje nové vírusové častice.

„V tomto príspevku študujeme iba vplyv na uvoľnenie vírusu a zistíme, že špecifické mucíny s kyselinou sialovou blokujú uvoľňovanie vírusu chrípky, a tým jeho schopnosť šíriť a šíriť infekciu,“ uviedol Prof. - vysvetlil Clausen.