Эта упорная инфекция стопы спортсмена, которой, по оценкам, заболевают 70% людей в какой-то момент своей жизни, может стать намного легче избавиться благодаря наноразмерным сверлам, активируемым видимым светом.

Согласно новому исследованию, опубликованному в Advanced Science , молекулярные машины, разработанные химиком из Университета Райса Джеймсом Туром и его сотрудниками, доказали свою эффективность против устойчивых к антибиотикам инфекционных бактерий и раковых клеток .

Основанные на работе нобелевского лауреата Бернарда Феринги, молекулярные машины группы Тура представляют собой наноразмерные соединения, чья веслообразная цепочка атомов движется в одном направлении под воздействием видимого света. Это вызывает буровое движение, которое позволяет машинам просверливать поверхность клеток, убивая их.

«Доктор Тур поставил вопрос о том, могут ли они также убивать грибы, которые никогда раньше не исследовались», — сказала ведущий соавтор Ана Сантос, выпускница риса, которая в настоящее время является глобальным постдокторантом Марии Кюри в Fundación Instituto de Investigación Sanitaria Islas. Балеарские острова в Испании. «Наше исследование впервые показало, что эти молекулы действительно могут быть эффективны против грибков».

Грибковые инфекции представляют особую угрозу для пациентов с ослабленной иммунной системой, таких как онкологические больные и реципиенты трансплантатов. Стоимость лечения бактериальных инфекций только в США оценивается более чем в 7 миллиардов долларов в год.

COVID-19 усугубил ситуацию. Иммунодепрессанты широко использовались в начале пандемии, чтобы снизить риск долговременного повреждения органов, вызванного гиперактивностью иммунной системы в ответ на вирус, — тактика, которая способствовала распространению грибковых инфекций.

«После этой первой волны пандемии врачи начали наблюдать рост случаев мукормикоза или «черного грибка», обычно редкой грибковой инфекции, которая вызывает заболевание, подобное пневмонии, в результате чрезмерного использования иммунодепрессантов. «, — сказал Сантос. «Мы хотим разработать способ борьбы с грибковыми инфекциями , который не нагружает ослабленную иммунную систему еще больше, и мы надеемся, что эти молекулярные машины могут помочь в этом».

Сантос сказал, что чрезмерное использование противогрибковых препаратов в сельском хозяйстве также способствует резистентности у людей.

«Это возникающее явление, которое мы только начинаем понимать», — сказала она. «Противогрибковые препараты используются в сельском хозяйстве для борьбы с повреждением сельскохозяйственных культур, вызванным грибковым заражением. Однако большинство противогрибковых препаратов, которые используются в сельском хозяйстве, также используются людьми. Поэтому чрезмерное использование противогрибковых препаратов может привести к резистентности не только у грибов, болезней растений, но и других грибов, в том числе тех, которые могут быть вредны для человека».

В отличие от большинства противогрибковых препаратов развития резистентности к активируемым видимым светом наноразмерным сверлам не обнаружено. Вращаясь со скоростью 2-3 миллиона раз в секунду, их роторы вызывают распад грибковых клеток, нарушая их метаболизм.

«В клинической практике используется всего несколько классов противогрибковых препаратов », — сказал Сантос. «Эти обычные противогрибковые препараты обычно используют один из нескольких различных механизмов действия, включая ингибирование синтеза клеточной стенки грибка, воздействие на мембрану грибковой клетки или ингибирование выработки эргостерола, который является важным компонентом нормальной структуры мембраны грибковой клетки.

«Наши молекулы отличаются от обычных противогрибковых средств тем, что они специально нацелены на то, что мы называем электростанциями клетки, то есть на митохондрии», — продолжила она. Митохондрии отвечают за производство аденозинтрифосфата или АТФ, который управляет клеточным метаболизмом.

«Нацеливая митохондрии, наши молекулы нарушают клеточный метаболизм, что приводит к общему энергетическому дисбалансу, который приводит к неконтролируемому притоку воды и ионов, таких как кальций, в клетку, что в конечном итоге приводит к взрыву клетки», — объяснил Сантос.