"Slēptās antibiotikas": jauna pretsēnīšu vielu klase, kas atrodama izplatītā sēnītē

Zinātnieki ir pierādījuši, ka, ja mikroorganismu "neapstrādātus" ekstraktus nepārbauda kopumā, bet vispirms tos atdala frakcijās un ātri izfiltrē zināmās molekulas, izmantojot masas spektru, tad tajos pašos paraugos sāk parādīties slēptās aktīvās vielas. Tā viņi nonāca pie koniotīniem - retiem lineāriem lipopeptibiotikām no sēnes Coniochaeta hoffmannii. Koniotīns A izrādījās aktīvs pret PVO sarakstā iekļautajām "problemātiskajām četrām" baktērijām: Candida auris, Candida albicans, Cryptococcus neoformans un Aspergillus fumigatus; turklāt tas iedarbojas uz šūnas sieniņas β-glikānu, kas liek šūnai "atjaunot" sieniņu un kļūt neaizsargātākai pret kaspofungīnu. Darbs tika publicēts žurnālā Nature Communications.

Fons

• Kāpēc visiem tik ļoti nepieciešami jauni pretsēnīšu līdzekļi? Klīnikā faktiski ir vairākas galvenās sistēmisko līdzekļu klases (azoli, poliēni, ehinokandīni; nesen pievienots ibreksafungers, rezafungīns utt.), un rezistence pieaug straujāk nekā parādās "ķīmija" ar jauniem mērķiem. Pārskatos par izstrādes stadijā esošajiem līdzekļiem uzsvērts: ir vērojams progress, taču iespēju logs joprojām ir šaurs.
• Kāpēc Candida auris? Tā ir nozokomiāla rauga sēnīte ar biežu multirezistenci, slimnīcu uzliesmojumiem un smagiem iznākumiem; PVO to ir klasificējusi kā kritisku prioritāti līdzās C. albicans, A. fumigatus un C. neoformans. Slimību kontroles un profilakses centru (CDC) vadlīnijas īpaši uzsver jutības testēšanu un rezistences uzraudzību.
• Ehinokandīnu (kaspofungīna u.c.) problēma. Tie ir invazīvās kandidozes terapijas "pamatelements": tie bloķē β-1,3-D-glikāna sintēzi šūnu sienā. Taču C. auris arvien biežāk tiek konstatētas FKS1 mutācijas, kas samazina jutību pret ehinokandīniem – tāpēc rodas interese par molekulām, kas "pieķeras" kaspofungīna darbībai vai apiet tā vājās vietas.
• No kurienes varētu rasties jauni molekulārie skeleti. Vēsturiski dabiski sēnīšu un baktēriju produkti ir bijis galvenais pretinfekciozo ķīmijtipu avots. Taču "neapstrādāti" ekstrakti bieži vien ir pārpildīti ar dominējošiem zināmiem savienojumiem. Tāpēc mūsdienu skrīnings balstās uz iepriekšēju frakcionēšanu un dereplikāciju saskaņā ar LC-MS/MS un molekulārajiem tīkliem (GNPS, SNAP-MS), lai ātri filtrētu "ļoti pazīstamos" un noķertu retus metabolītus.
• Kas ir peptaibiotikas? Tie ir lineāri neribosomāli peptīdi, kas bagāti ar neparastu aminoskābi Aib, visbiežāk atrodami Trichoderma ģints sēnēs; šī klase ir pazīstama ar savu membrānas aktivitāti un izturību pret proteolīzi. Lipopeptaibiotikas ir to "resnasto" paveids. Ņemot to vērā, koniotīnu atklāšana Coniochaeta paplašina klases ģeogrāfiju un nodrošina jaunu ķīmisko "skeletu".
• Ko papildina pašreizējais raksts. Autori parādīja, ka prefrakcionētu mikrobu ekstraktu bibliotēka + ātra MS dereplikācija ievērojami palielināja “patiesi jaunu” kandidātu ražu, un uz šīs platformas viņi izolēja koniotīnus A–D — lipopeptaibiotikas, kas ir aktīvas pret C. auris un citām klīniski nozīmīgām sēnītēm. Mērķis ir šūnu sieniņas β-glikāns; efekts rada sinerģiju ar kaspofungīnu. Tas ir gan jauns mehānisms (membrānas aktivitāte biežāk tika aprakstīta peptaibiotikām), gan praktiska ideja kombinācijām, kurās ehinokandīni “nokarājas”.
• Kāpēc tas viss praksē. C. auris ar FKS mutācijām un bioplēvēm jau ierobežo terapijas izvēli; jaunas molekulas, kas traucē sienas arhitektūru un pastiprina ehinokandīnus, ir daudzsološs veids, kā samazināt ārstēšanas neveiksmes un apiešanas rezistences risku.

Kā tika atrasts "iesācējs"

Pētnieki apkopoja prefrakcionētu baktēriju un sēnīšu ekstraktu bibliotēku un pārbaudīja tos pret divām Candida sugām — C. auris un C. albicans. Šī pieeja ievērojami palielināja rezultātu skaitu salīdzinājumā ar neapstrādātiem ekstraktiem un ļāva ātri dereplēt zināmas klases (enniatīnus, surfaktīnus, tunikamicīnus) no MS/MS pirkstu nospiedumiem, koncentrējoties uz nezināmo aktivitātes maksimumu no Coniochaeta. Vadoties pēc frakciju aktivitātes, komanda izolēja četras radniecīgas molekulas — koniotīnus A–D. To izcelsmi apstiprināja hibrīda PKS–NRPS klasteris (~182 kb; 21 NRPS modulis — tieši 21 peptīda aminoskābes atlikums). Klasterī ir daudz neparastu aminoskābju (piemēram, α-aminosviestskābe, Aib), kas ir raksturīga peptbiotikām un ir saistīta ar to rezistenci pret proteolīzi.

Cik daudz sēnītes "paņem" (minimālā koncentrācija no tabulas)

Jūtīguma testos (mikrobuljona atšķaidīšanā) koniotins A uzrādīja:

• C. auris (rezistenti klīniskie izolāti): MIK 8 μg/ml trīs celmos; 4 μg/ml vienā. Salīdzinājumam, kaspofungīns šajos celmos: MIK 64 μg/ml un flukonazols - >64 μg/ml.
• A. fumigatus (ieskaitot FluR): minimālā inhibējošā koncentrācija (MIK) 4 μg/ml; flukonazols ir neefektīvs (>64 μg/ml), un kaspofungīns ir vājš (64 μg/ml).
• C. neoformans H99: minimālā inhibējošā koncentrācija (MIK) 4 μg/ml.

Atsevišķa priekšrocība ir selektivitāte: cilvēka eritrocītos hemolīze sākās tikai pie >256 μg/ml, kas ir ievērojami "tālāk" par amfotericīna B terapeitisko līmeni (8 μg/ml tajā pašā testā).

Kā tas darbojas

Koniotīns A neuzkrājas šūnas iekšpusē un nonāk tās virsmā:

• Saistās ar šūnas sieniņas β-glikānu (pull-down masas spektrometrija),
• Novērš β-1,3-glikanāzes spēju noārdīt laminarīnu un kavē G faktora (Glucatell® reaģenta) aktivāciju,
• Tas izraisa sienas remodelācijas reakciju (hitīna augšanu, sabiezējušu starpsienu) un morfoloģiskus traucējumus, kas ir redzami konfokālajos un TEM attēlos.
  Tā rezultātā C. auris kļūst jutīgāks pret kaspofungīnu: šaha galdiņā šī kombinācija ievērojami pazemina kaspofungīna minimālo inhibējošo koncentrāciju (MIK) līdz CLSI klīniskajam slieksnim 2 μg/ml “smagiem” izolātiem.

Vai ir kādi dzīvie modeļi?

Jā, bet vēl ne zīdītājiem: C. elegans modelī koniotīns A (8 μg/ml) samazināja C. albicans kolonizāciju un pagarināja ar multirezistentu C. auris inficētu tārpu dzīves ilgumu, salīdzinot ar amfotericīnu B un kontroles grupu. Šī ir ātra potenciāla “tehnoloģiskā demonstrācija”; zīdītāji ir nākamais solis.

Kāpēc tas ir svarīgi?

• Steidzami nepieciešamas jaunas klases. Klīnikas arsenālā ir tikai trīs galvenās sistēmisko pretsēnīšu līdzekļu grupas; rezistence pieaug, un Candida auris ir kritiska prioritāte PVO sarakstā. Tāpēc jebkurš molekulas "jauns skelets" ar atšķirīgu mehānismu ir zelta vērts.
• Arī šī platforma ir īsts Dieva dāvana. Pati pieeja — lēta frakcionēšana + ātra MS skrīnings un dereplikācija — palīdz noķert retus, “apslāpētus” metabolītus, kas pazūd uz dominējošo savienojumu fona neapstrādātajā ekstraktā. Tas ir mērogojams akadēmiskajām laboratorijām, ne tikai lieliem farmācijas uzņēmumiem.
• Kombinācijas ar ehinokandīniem: precīzs β-glikāna kontakts ar virsmu noenkuro kaspofungīnu pie tā mērķa — loģiska stratēģija C. auris rezistences pārvarēšanai.

Muša ziedē un plāni

Pagaidām nav datu par zīdītājiem: mums jāpārbauda farmakokinētika, toksikoloģija, terapeitiskais logs un jāizvēlas forma (visticamāk, parenterāla vai lokāla, ņemot vērā molekulas fizikālo ķīmiju). NMR/kristalogrāfijas līmenī jāprecizē struktūra un saskare ar β-glikānu, un ilgstošas spiediena ietekmē jāpārbauda "rezistences risks". Taču jau tagad koniotini izskatās pēc reāliem kandidātiem preklīniskai lietošanai, un pati platforma ir ceļš uz citiem "slēptiem" dabīgiem pretsēnīšu līdzekļiem.

Avots: Čens X. u.c. Koniontīni, lipopetaibiotiķi, kas aktīvi pret Candida auris, identificēti no mikrobiālas dabīgo produktu frakcionēšanas bibliotēkas. Nature Communications 16, 7337 (2025), publicēts 2025. gada 8. augustā. MIK tabula un galveno mehānismu eksperimenti ir aprakstīti galvenajā rakstā.