
Как убить хламидии изнутри: новый способ борьбы с внутриклеточными паразитами
Хламидии — бактерии, которые живут внутри клеток человека и вызывают разные заболевания, от половых инфекций до пневмонии. Они умеют прятаться от антибиотиков и иммунной системы, меняя свою форму и активность. Но ученые из России и Франции нашли способ доставить лекарство прямо к хламидиям, используя наночастицы из металл-органических соединений. Эти наночастицы могут проникать в клетку-хозяина и попадать во внутриклеточные пузырьки, где находятся хламидии. Там они высвобождают фотосенсибилизатор — вещество, которое под светом начинает вырабатывать кислород, разрушающий бактерии. Такой подход называется фотодинамической терапией и имеет преимущество перед антибиотиками, так как не зависит от того, насколько активны бактерии. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Infectious Diseases.
Внутриклеточные бактерии — серьезная проблема для медицины. Они могут заражать разные типы клеток и вызывать тяжелые заболевания, такие как туберкулез, листериоз и хламидиоз. Хламидии — одни из самых распространенных внутриклеточных патогенов, которые поражают половые органы, глаза, дыхательные пути и суставы. Они могут существовать в двух формах: инфекционной, имеющей толстую клеточную стенку и способной заражать другие клетки, и ретикулярной, которая активно делится внутри клетки-хозяина. Когда хламидии попадают в клетку, они образуют внутриклеточный пузырек — хламидийное включение, которое защищает их от иммунной системы и антибиотиков. При этом хламидии могут переходить из одной формы в другую в зависимости от условий среды. Например, при лечении антибиотиками они могут становиться латентными — неактивными и нечувствительными к лекарствам.
Чтобы бороться с такими упрямыми бактериями, ученые решили использовать наночастицы — крошечные частицы размером в несколько нанометров (миллиардная часть метра), которые могут переносить разные вещества. В данном случае ученые использовали наночастицы из металл-органических каркасных соединений (МОКС) — пористые материалы, состоящие из ионов металлов (в данном случае железа), связанных органическими молекулами (в данном случае тримезиновой кислотой). Эти наночастицы имеют ряд преимуществ: они биоразлагаемы, биосовместимы, химически стабильны в воде и малотоксичны. Внутри пористой структуры наночастиц ученые поместили фотосенсибилизатор — метиленовый синий, который под действием видимого света способен генерировать активные формы кислорода, такие как синглетный кислород и свободные радикалы. Эти формы кислорода повреждают бактериальные структуры, такие как клеточная стенка, мембрана, ДНК и белки, и вызывают гибель бактерии. Этот процесс называется фотодинамической инактивацией.
Ученые провели эксперименты на зараженных хламидиями макрофагах — клетки иммунной системы, которые поглощают и уничтожают чужеродные агенты. Они показали, что наночастицы не только способны проникать внутрь макрофагов, но и накапливаются в хламидийных включениях, достигая бактерий. При облучении светом наночастицы высвобождают фотосенсибилизатор, который генерирует активные формы кислорода и убивает хламидии. Ученые отмечают, что такой подход имеет высокую эффективность и специфичность, так как фотосенсибилизатор действует только в том месте, где находятся бактерии, и не повреждает окружающие ткани.
— Михаил Дурыманов, заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ и автор идеи проекта.
Было показано, что добавление наночастиц на основе металл-органических каркасных соединений с фотосенсибилизатором к незараженным макрофагам и последующее их облучение видимым светом красого диапазона не оказывало цитотоксического эффекта на данные клетки. Вместе с тем такая же обработка инфицированных хламидиями макрофагов приводила к полной инактивации бактерий внутри хозяйских клеток. Это показали тесты с повторной инфекцией клеток линии HeLa. При этом использование железосодержащих наночастиц для доставки фотосенсибилизатора позволило дополнительно увеличить фотодинамический эффект.
— Сяоли Ци, аспирантка лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ.
Таким образом, в работе удалось показать возможность фотодинамической инактивации хламидий с помощью мезопористых наночастиц на основе металл-органических каркасных соединений с фотосенсибилизатором без вреда для клетки-хозяина, что делает предложенный учеными подход крайне перспективным, особенно для борьбы с латентными хламидийными инфекциями.
Кроме сотрудников лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ, в работе принимали участие их коллеги из МГУ им. М. В. Ломоносова, НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи, ФНКЦ физико-химической медицины им. Ю. М. Лопухина и Института пористых материалов Парижа (IMAP, Ecole Normale Supérieure).
Внутриклеточные бактерии — серьезная проблема для медицины. Они могут заражать разные типы клеток и вызывать тяжелые заболевания, такие как туберкулез, листериоз и хламидиоз. Хламидии — одни из самых распространенных внутриклеточных патогенов, которые поражают половые органы, глаза, дыхательные пути и суставы. Они могут существовать в двух формах: инфекционной, имеющей толстую клеточную стенку и способной заражать другие клетки, и ретикулярной, которая активно делится внутри клетки-хозяина. Когда хламидии попадают в клетку, они образуют внутриклеточный пузырек — хламидийное включение, которое защищает их от иммунной системы и антибиотиков. При этом хламидии могут переходить из одной формы в другую в зависимости от условий среды. Например, при лечении антибиотиками они могут становиться латентными — неактивными и нечувствительными к лекарствам.
Чтобы бороться с такими упрямыми бактериями, ученые решили использовать наночастицы — крошечные частицы размером в несколько нанометров (миллиардная часть метра), которые могут переносить разные вещества. В данном случае ученые использовали наночастицы из металл-органических каркасных соединений (МОКС) — пористые материалы, состоящие из ионов металлов (в данном случае железа), связанных органическими молекулами (в данном случае тримезиновой кислотой). Эти наночастицы имеют ряд преимуществ: они биоразлагаемы, биосовместимы, химически стабильны в воде и малотоксичны. Внутри пористой структуры наночастиц ученые поместили фотосенсибилизатор — метиленовый синий, который под действием видимого света способен генерировать активные формы кислорода, такие как синглетный кислород и свободные радикалы. Эти формы кислорода повреждают бактериальные структуры, такие как клеточная стенка, мембрана, ДНК и белки, и вызывают гибель бактерии. Этот процесс называется фотодинамической инактивацией.
Ученые провели эксперименты на зараженных хламидиями макрофагах — клетки иммунной системы, которые поглощают и уничтожают чужеродные агенты. Они показали, что наночастицы не только способны проникать внутрь макрофагов, но и накапливаются в хламидийных включениях, достигая бактерий. При облучении светом наночастицы высвобождают фотосенсибилизатор, который генерирует активные формы кислорода и убивает хламидии. Ученые отмечают, что такой подход имеет высокую эффективность и специфичность, так как фотосенсибилизатор действует только в том месте, где находятся бактерии, и не повреждает окружающие ткани.
Большинство генерируемых при участии фотосенсибилизатора кислородных радикалов обладает малым временем жизни и коротким пробегом в клетке, а следовательно, они будут взаимодействовать и повреждать только близко расположенные бактериальные клетки и не приносить значительного ущерба отдаленно расположенным клеточным структурам хозяйской клетки, например ядру. Именно способность наночастиц МОКС MIL-100 доставлять лекарства в хламидийные включения позволила нам впервые применить фотодинамический подход для уничтожения данных бактерий в инфицированной клетке-хозяине
— Михаил Дурыманов, заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ и автор идеи проекта.
Было показано, что добавление наночастиц на основе металл-органических каркасных соединений с фотосенсибилизатором к незараженным макрофагам и последующее их облучение видимым светом красого диапазона не оказывало цитотоксического эффекта на данные клетки. Вместе с тем такая же обработка инфицированных хламидиями макрофагов приводила к полной инактивации бактерий внутри хозяйских клеток. Это показали тесты с повторной инфекцией клеток линии HeLa. При этом использование железосодержащих наночастиц для доставки фотосенсибилизатора позволило дополнительно увеличить фотодинамический эффект.
Мы обнаружили, что наши наночастицы не просто выступают в качестве средства доставки фотосенсибилизатора в хламидийные включения, но и сами помогают усилить фотодинамический эффект благодаря наличию в их составе атомов железа, которые принимают участие в генерации наиболее реакционноспособных кислородных радикалов
— Сяоли Ци, аспирантка лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ.
Таким образом, в работе удалось показать возможность фотодинамической инактивации хламидий с помощью мезопористых наночастиц на основе металл-органических каркасных соединений с фотосенсибилизатором без вреда для клетки-хозяина, что делает предложенный учеными подход крайне перспективным, особенно для борьбы с латентными хламидийными инфекциями.
Кроме сотрудников лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ, в работе принимали участие их коллеги из МГУ им. М. В. Ломоносова, НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи, ФНКЦ физико-химической медицины им. Ю. М. Лопухина и Института пористых материалов Парижа (IMAP, Ecole Normale Supérieure).
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Библейское чудо с переходом сквозь море оказалось на 100% вероятным
Океанограф Карл Дрюс доказал, что чудо и формулы уживаются в одной истории....

Лицом в землю, кинжал в спине, ноги отсечены…
Две тайны 5000-летнего форта Кортихо-Лобато...

«Невидимый» город переписывает всю историю Римской империи
Порт, крытый театр на 1500 человек, множество зданий — про это вам точно не рассказывали в школе....

Ученые выяснили, что мегалодон был еще больше и длиннее, чем считалось
Но забудьте о прежнем портрете этого ужасного хищника, ведь он выглядел совсем по-другому....

В Китае откопали 2200-летнюю принцессу с ядовитыми зубами
Уникальный случай для археологии....

Кровь и глина: доказано существование библейского царя, погибшего в битве при Армагеддоне
Что нашли археологи в забытой Зоне X?...

Шаттер-конусы и секрет Пилбары: кто ударил по Земле 3,5 миллиарда лет назад?
Австралийские ученые считают, что удары астероидов запустили образование материков и континентов на планете....

«Молния» в бутылке: ученые создали импульс, который мощнее всей энергии на планете
Почему этот эксперимент важнее, чем полет на Марс, и как он изменит вашу жизнь через 10 лет....

От таблеток к биопринтерам: наука смогла решить одну из главных мужских проблем
Импланты превратили кабанов и кроликов в супермачо. Скоро очередь людей?...

Им 1,5 миллиона лет: костяные орудия подняли новые вопросы о предках человека
Речь идёт о систематическом изготовлении....

Программисту грозит 10 лет за код, активированный после его увольнения
Разработчика судят за программу типа «рубильник»....

Даже одна ночь без сна «взрывает» иммунную систему
Кувейтские ученые рассказали: почему недосып опаснее фастфуда, а ваши клетки объявляют вам же войну....

Сокровища кельтов: разгадана древняя тайна 70 000 монет и золотых обручей
Особый клад нашли на особом острове....

Смотрим на упаковки: из-за рака у крыс в мире начали запрещать пищевой краситель
E127 объявили нелегальным в США, но во многих продуктах он всё ещё есть и будет....

Названы 36 компаний, которые виновны в 50% всех выбросов в атмосферу
Среди них есть и российские, но дьявол, как всегда, скрывается в деталях....

«Их осталось трое»: NASA отключает еще один научный прибор на «Вояджере-2»
Что это означает для самого долговечного космического аппарата в истории?...