„Paslėpti antibiotikai“: nauja priešgrybelinių medžiagų klasė, randama įprastame grybelyje

Mokslininkai įrodė, kad jei mikroorganizmų „neapdoroti“ ekstraktai nėra tiriami kaip visuma, o pirmiausia atskiriami į frakcijas ir greitai išfiltruojamos žinomos molekulės naudojant masių spektrą, tuose pačiuose mėginiuose pradeda ryškėti paslėptos veikliosios medžiagos. Taip jie aptiko koniotinus – retus linijinius lipopeptibiotikus iš grybelio Coniochaeta hoffmannii. Koniotinas A pasirodė esąs aktyvus prieš „probleminį keturis“ iš PSO sąrašo: Candida auris, Candida albicans, Cryptococcus neoformans ir Aspergillus fumigatus; be to, jis veikia ląstelės sienelės β-gliukaną, dėl ko ląstelė „atkuria“ sienelę ir tampa labiau pažeidžiama kaspofungino. Darbas buvo paskelbtas žurnale „Nature Communications“.

Fonas

• Kodėl visiems taip reikia naujų priešgrybelinių vaistų? Klinikoje iš tikrųjų yra kelios pagrindinės sisteminių vaistų klasės (azolai, polienai, echinokandinai; neseniai pridėtas ibreksafungeris, rezafunginas ir kt.), o atsparumas auga greičiau nei atsiranda „chemija“ su naujais taikiniais. Vystymosi proceso apžvalgose pabrėžiama: pažanga yra, tačiau galimybių langas vis dar siauras.
• Kodėl Candida auris? Tai nozokominė mieliagrybė, dažnai atspari daugeliui vaistų, sukelianti protrūkius ligoninėse ir sunkias baigtis; PSO ją priskyrė prie prioritetinių ligų kartu su C. albicans, A. fumigatus ir C. neoformans. CDC gairėse ypač pabrėžiami jautrumo tyrimai ir atsparumo stebėjimas.
• Echinokandinų (kaspofungino ir kt.) problema. Jie yra invazinės kandidozės terapijos „pagrindas“: jie blokuoja β-1,3-D-gliukano sintezę ląstelės sienelėje. Tačiau C. auris vis dažniau aptinkamos FKS1 mutacijos, kurios sumažina jautrumą echinokandinams – todėl domimasi molekulėmis, kurios „prisijungia“ prie kaspofungino veikimo arba apeina jo silpnąsias vietas.
• Iš kur gali atsirasti nauji molekuliniai griaučiai. Istoriškai natūralūs grybų ir bakterijų produktai buvo pagrindinis antiinfekcinių chemotipų šaltinis. Tačiau „neapdoroti“ ekstraktai dažnai būna perpildyti dominuojančiais žinomais junginiais. Todėl šiuolaikiniai atrankos metodai remiasi preliminariu frakcionavimu ir dereplikacija pagal LC-MS/MS ir molekulinius tinklus (GNPS, SNAP-MS), kad greitai išfiltruotų „labai pažįstamus“ ir aptiktų retus metabolitus.
• Kas yra peptaibiotikai? Tai linijiniai neribosominiai peptidai, kuriuose gausu neįprastos aminorūgšties Aib, dažniausiai aptinkami Trichoderma genties grybuose; ši klasė žinoma dėl savo membraninio aktyvumo ir atsparumo proteolizei. Lipopeptaibiotikai yra jų „riebaluodegė“ atmaina. Atsižvelgiant į tai, koniotinų atradimas Coniochaeta rūšyje išplečia klasės geografiją ir suteikia naują cheminį „skeletą“.
• Ką papildo šis straipsnis. Autoriai parodė, kad išfrakcionuotų mikrobų ekstraktų biblioteka + greita MS dereplikacija smarkiai padidino „tikrai naujų“ kandidatų derlių, ir šioje platformoje jie išskyrė koniotinus A–D – lipopeptaibiotikus, aktyvius prieš C. auris ir kitus kliniškai svarbius grybus. Taikinys yra ląstelės sienelės β-gliukanas; poveikis sukelia sinergiją su kaspofunginu. Tai yra ir naujas mechanizmas (membranos aktyvumas dažniau aprašomas peptaibiotikams), ir praktinė idėja deriniams, kai echinokandinai „sulinksta“.
• Kodėl visa tai praktiškai. C. auris su FKS mutacijomis ir bioplėvelėmis jau riboja gydymo pasirinkimą; naujos molekulės, kurios trikdo sienelių architektūrą ir sustiprina echinokandinus, yra perspektyvus būdas sumažinti gydymo nesėkmės ir šuntavimo atsparumo riziką.

Kaip buvo surastas „naujokas“

Tyrėjai surinko išfrakcionuotų bakterijų ir grybų ekstraktų biblioteką ir palygino juos su dviem Candida rūšimis – C. auris ir C. albicans. Šis metodas smarkiai padidino atitikmenų skaičių, palyginti su neapdorotais ekstraktais, ir leido greitai dereplikuoti žinomas klases (enniatinus, surfaktinus, tunikamicinus) iš MS/MS pirštų atspaudų, daugiausia dėmesio skiriant nežinomam Coniochaeta aktyvumo pikam. Remdamasi frakcijų aktyvumu, komanda išskyrė keturias susijusias molekules – koniotinus A–D. Jų kilmę patvirtino hibridinis PKS–NRPS klasteris (~182 kb; 21 NRPS modulis – tiksliai 21 peptido aminorūgščių liekana). Klasteryje yra daug neįprastų aminorūgščių (pvz., α-aminosviesto rūgštis, Aib), kurios būdingos peptidibiotikams ir yra susijusios su jų atsparumu proteolizei.

Kiek „reikia“ grybelio (minimali slopinamoji koncentracija iš lentelės)

Jautrumo tyrimuose (mikrobulūno skiedimas) koniotinas A parodė:

• C. auris (atsparūs klinikiniai izoliatai): MSK 8 μg/ml trijose padermėse; 4 μg/ml vienoje. Palyginimui, kaspofungino MSK šiose padermėse: 64 μg/ml, o flukonazolo – >64 μg/ml.
• A. fumigatus (įskaitant FluR): MIK 4 μg/ml; flukonazolas neefektyvus (>64 μg/ml), o kaspofunginas silpnas (64 μg/ml).
• C. neoformans H99: MIK 4 μg/ml.

Atskiras privalumas yra selektyvumas: žmogaus eritrocituose hemolizė prasidėjo tik esant >256 μg/ml koncentracijai, kuri yra žymiai „toliau“ nei terapiniai amfotericino B lygiai (8 μg/ml tame pačiame tyrime).

Kaip tai veikia

Koniotinas A nesikaupia ląstelės viduje ir patenka į paviršių:

• Prisijungia prie ląstelės sienelės β-gliukanu (ištraukiamoji masių spektrometrija),
• Neleidžia β-1,3-gliukanazei skaidyti laminarino ir slopina G faktoriaus (Glucatell® reagento) aktyvaciją,
• Tai sukelia sienelių pertvarkymo reakciją (chitino augimą, pertvarų sustorėjimą) ir morfologinius sutrikimus, kurie matomi konfokaliniuose ir TEM vaizduose.
  Dėl to C. auris tampa jautresnis kaspofunginui: šachmatų lentoje šis derinys smarkiai sumažina kaspofungino MIK iki CLSI klinikinės 2 μg/ml ribos „sunkios“ formos izolatams.

Ar yra kokių nors gyvų modelių?

Taip, bet dar ne žinduoliams: „C. elegans“ modelyje koniotinas A (8 μg/ml) sumažino „C. albicans“ kolonizaciją ir pailgino daugeliui vaistų atspariu „C. auris“ užkrėstų kirminų gyvenimo trukmę, palyginti su amfotericinu B ir kontroline grupe. Tai trumpa potencialo „technologinė demonstracija“; kitas žingsnis yra žinduoliai.

Kodėl tai svarbu?

• Skubiai reikalingos naujos klasės. Klinikos arsenale yra tik trys pagrindinės sisteminių priešgrybelinių vaistų grupės; atsparumas auga, o Candida auris yra itin svarbus PSO sąrašo prioritetas. Todėl bet koks „naujas molekulės skeletas“ su kitokiu mechanizmu yra aukso vertės.
• Ši platforma taip pat yra Dievo dovana. Pats metodas – pigi frakcionacija + greitas MS atrankos metodas ir dereplikacija – padeda aptikti retus, „prislopintus“ metabolitus, kurie pasimeta, palyginti su dominuojančiais junginiais neapdorotame ekstrakte. Tai tinka ne tik didelėms farmacijos įmonėms, bet ir akademinėms laboratorijoms.
• Deriniai su echinokandinais: tikslus pataikymas į paviršių β-gliukanas pritvirtina kaspofunginą prie jo taikinio – logiška strategija įveikti C. auris atsparumą.

Musė tepale ir planai

Kol kas nėra duomenų apie žinduolius: reikia patikrinti farmakokinetiką, toksikologiją, terapinį langą ir pasirinkti formą (greičiausiai parenteralinį arba vietinį, atsižvelgiant į molekulės fizinę chemiją). Struktūra ir sąlytis su β-gliukanu turi būti išaiškinti BMR/kristalografijos lygmeniu, taip pat reikia patikrinti „atsparumo riziką“ ilgalaikio spaudimo metu. Tačiau jau dabar koniotinai atrodo kaip realūs kandidatai ikiklinikiniam naudojimui, o pati platforma yra kelias į kitus „paslėptus“ natūralius priešgrybelinius vaistus.

Šaltinis: Chen X. ir kt. Koniontinai, lipopetaibiotikai, aktyvūs prieš Candida auris, identifikuoti iš mikrobų natūralių produktų frakcionavimo bibliotekos. „Nature Communications“ 16, 7337 (2025), paskelbta 2025 m. rugpjūčio 8 d. MIK lentelė ir pagrindiniai mechanizmo eksperimentai pateikti pagrindiniame straipsnyje.