Токсин сибирской язвы может стать ключом к новым обезболивающим средствам
Ранняя доклиническая работа, проведенная исследователями из Гарвардской медицинской школы, показала, что определенные элементы в токсине, вырабатываемом бактерией сибирской язвы, могут заглушать активность нейронов мозга, сигнализирующих о боли. Исследование предполагает, что это может стать новой моделью для лечения боли в будущем.
Токсины сибирской язвы состоят из нескольких молекул, секретируемых бактерией сибирской язвы. Сам по себе каждый белок нетоксичен, но в сочетании они могут быть смертельными. Новое исследование сначала было направлено на то, чтобы понять, как эти токсины сибирской язвы влияют на нейроны в головном мозге.
Исследование впервые обнаружило, что специфические чувствительные к боли нейроны в ганглии задних корешков (DRG), по-видимому, несут рецепторы с высокой способностью к связыванию с токсинами сибирской язвы. В серии экспериментов исследователи продемонстрировали, как именно эти два конкретных белка сибирской язвы изменяют передачу сигналов внутри нервных клеток.
Существует два вида токсинов сибирской язвы — вызывающие отек и смертельный токсин. Оба токсина имеют общий ключевой белок, называемый PA (защитный антиген). PA сравнивают с троянским конем, помогающим переносить в клетку либо белок фактора отека (EF), либо белок летального фактора (LF).
Новое исследование убедительно продемонстрировало, как отечный токсин (состоящий из PA и EF) может избирательно воздействовать на нейроны, сигнализирующие о боли, в ганглии задних корешков и заставлять их замолчать. Эксперименты на мышах показали, что, когда эти два белка вводили животным в позвоночник, они эффективно воздействовали на определенные нейроны мозга и блокировали болевые ощущения.
«Эта молекулярная платформа с использованием бактериального токсина для доставки веществ в нейроны и модуляции их функций представляет собой новый способ нацеливания на нейроны, опосредующие боль», — говорит Исаак Чиу, старший автор исследования.
Поскольку эти белки сибирской язвы настолько точны в нейронах, на которые они нацелены, исследователи экспериментировали с их использованием в качестве новой системы-носителя. В этом случае ботулотоксин, подавляющий болевые сигналы, был спрятан внутри этой системы доставки белка сибирской язвы. У мышей этот уникальный подход также эффективно блокировал болевые ощущения.
«Мы взяли части токсина сибирской язвы и слили их с белковым грузом, который мы хотели доставить», — объясняет Николь Янг, первый автор нового исследования. «В будущем можно будет думать о различных видах белков для целенаправленного лечения».
Конечно, еще далеко для такого рода исследований, и потребуется много работы, прежде чем потенциальная новая терапия перейдет из лаборатории в клинику. Исследователи уверены, что доставка этого отечного токсина в мозг через позвоночник (так называемое интратекальное введение) позволит избежать потенциальных проблем с токсичностью в остальной части тела. Однако, очевидно, необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять любые более широкие эффекты, которые этот токсин может оказывать непосредственно на мозг.
Пока что первые признаки указывают на то, что активность этого токсина в головном мозге является узконаправленной, и в тестах на животных не было никаких признаков, свидетельствующих о нарушении других механизмов, таких как двигательная функция.
Исследователи выдвинули интригующую гипотезу о том, что эта невероятная специфичность активности токсина в мозге может быть эволюционной адаптацией, помогающей бактерии сибирской язвы избежать обнаружения в организмах, которые она заражает.
Общей чертой сибирской язвы являются черные поражения кожи, которые пациенты часто описывают как безболезненные. Ученые предполагают, что такой механизм блокирования боли может объяснить это странное обезболивающее. Они также отмечают, что их исследование является прекрасным примером того, как мир природы может помочь ученым разработать новые способы лечения боли.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.