1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Биоорганическая химия
  4. T. 49, № 3, 2023

Биоорганическая химия, 2023, T. 49, № 3, стр. 243-258

Терапевтический потенциал и перспективы применения антимикробных пептидов в эпоху глобального распространения антибиотикорезистентности

В. Н. Сафронова 1, И. А. Болосов 1, П. В. Пантелеев 1, С. В. Баландин 1, *, Т. В. Овчинникова 1

1 ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН
117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10, Россия

* E-mail: arenicin@mail.ru

Поступила в редакцию 24.11.2022
После доработки 04.12.2022
Принята к публикации 06.12.2022

Аннотация

В эпоху нарастания глобальной угрозы антибиотикорезистентности антимикробные пептиды (АМП) рассматриваются в качестве перспективных соединений, на основе которых могут быть созданы лекарственные средства нового поколения для борьбы с различными инфекционными заболеваниями. В данном обзоре АМП рассматриваются в качестве альтернативы традиционным антибиотикам, многие из которых уже утратили или постепенно теряют свою эффективность в отношении ряда важнейших патогенных микроорганизмов. Недавние вспышки вторичных инфекций на фоне пандемии COVID-19 обострили интерес к АМП в связи с острой нехваткой эффективных агентов против возбудителей бактериальных и грибковых инфекций. В обзоре обоснована актуальность поиска и исследования новых АМП, обобщены актуальные данные о клинических исследованиях АМП, приведен перечень разработанных на их основе препаратов, находящихся на различных этапах клинических исследований или уже завершивших клинические испытания в качестве средств для лечения различных инфекционных заболеваний.

Ключевые слова: антимикробные пептиды (АМП), инфекционные заболевания, антибиотикорезистентность, множественная лекарственная устойчивость, пептидные препараты, клинические исследования

Список литературы

  1. Ventola C.L. // P T. 2015. V. 40. P. 277–283.

  2. Ma Y., Wang C., Li Y., Li J., Wan Q., Chen J., Tay F.R., Niu L. // Adv. Sci. 2020. V. 7. P. 1901872. https://doi.org/10.1002/advs.201901872

  3. Lewis K. // Nat. Rev. Drug Dis. 2013. V. 12. P. 371–387. https://doi.org/10.1038/nrd3975

  4. Lloyd D.H. // Vet. Dermatol. 2012. V. 23. P. 299-e60. https://doi.org/10.1111/j.1365-3164.2012.01042.x

  5. Munguia J., Nizet V. // Trend. Pharmacol. Sci. 2017. V. 38. P. 473–488. https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.02.003

  6. Johnson B.K., Abramovitch R.B. // Trend. Pharmacol. Sci. 2017. V. 38. P. 339–362. https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.01.004

  7. Ventola C.L. // P T. 2015. V. 40. P. 344–352.

  8. Yeung A.T.Y., Gellatly S.L., Hancock R.E.W. // Cell. Mol. Life Sci. 2011. V. 68. P. 2161–2176. https://doi.org/10.1007/s00018-011-0710-x

  9. Peters B.M., Shirtliff M.E., Jabra-Rizk M.A. // PLoS Pathog. 2010. V. 6. P. e1001067. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1001067

  10. Zasloff M. // Nature. 2002. V. 415. P. 389–395. https://doi.org/10.1038/415389a

  11. de la Fuente-Núñez C., Cardoso M.H., de Souza Cândido E., Franco O.L., Hancock R.E.W. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1858. P. 1061–1069. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2015.12.015

  12. Batoni G., Maisetta G., Brancatisano F.L., Esin S., Campa M. // Curr. Med. Chem. 2011. V. 18. P. 256–279. https://doi.org/10.2174/092986711794088399

  13. Lai Y., Gallo R.L. // Trend. Immunol. 2009. V. 30. P. 131–141. https://doi.org/10.1016/j.it.2008.12.003

  14. Pütsep K., Carlsson G., Boman H.G., Andersson M. // Lancet. 2002. V. 360. P. 1144–1149. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(02)11201-3

  15. Wehkamp J., Salzman N.H., Porter E., Nuding S., Weichenthal M., Petras R.E., Shen B., Schaeffeler E., Schwab M., Linzmeier R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 18129–18134. https://doi.org/10.1073/pnas.0505256102

  16. Lande R., Gregorio J., Facchinetti V., Chatterjee B., Wang Y.-H., Homey B., Cao W., Wang Y.-H., Su B., Nestle F.O. // Nature. 2007. V. 449. P. 564–569. https://doi.org/10.1038/nature06116

  17. Hancock R.E.W., Haney E.F., Gill E.E. // Nat. Rev. Immunol. 2016. V. 16. P. 321–334. https://doi.org/10.1038/nri.2016.29

  18. Cotter P.D., Ross R.P., Hill C. // Nat. Rev. Microbiol. 2013. V. 11. P. 95–105. https://doi.org/10.1038/nrmicro2937

  19. Ríos Colombo N.S., Chalón M.C., Navarro S.A., Bellomio A. // Curr. Genet. 2018. V. 64. P. 345–351. https://doi.org/10.1007/s00294-017-0757-9

  20. Chikindas M.L., Weeks R., Drider D., Chistyakov V.A., Dicks L.M. // Curr. Opin. Biotechnol. 2018. V. 49. P. 23–28. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2017.07.011

  21. Teixeira V., Feio M.J., Bastos M. // Prog. Lipid Res. 2012. V. 51. P. 149–177. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2011.12.005

  22. Joo H.-S., Fu C.-I., Otto M. // Philos. Trans. R Soc. Lond. B Biol. Sci. 2016. V. 371. P. 20150292. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0292

  23. Habets M.G.J.L., Brockhurst M.A. // Biol. Lett. 2012. V. 8. P. 416–418. https://doi.org/10.1098/rsbl.2011.1203

  24. Le C.-F., Fang C.-M., Sekaran S.D. // Antimicrob. Agents Chemother. 2017. V. 61. P. e02340-16. https://doi.org/10.1128/AAC.02340-16

  25. Vetterli S.U., Zerbe K., Müller M., Urfer M., Mondal M., Wang S.-Y., Moehle K., Zerbe O., Vitale A., Pessi G. // Sci. Adv. 2018. V. 4. P. eaau2634. https://doi.org/10.1126/sciadv.aau2634

  26. Seefeldt A.C., Graf M., Pérébaskine N., Nguyen F., Arenz S., Mardirossian M., Scocchi M., Wilson D.N., Innis C.A. // Nucleic Acids Res. 2016. V. 44. P. 2429–2438. https://doi.org/10.1093/nar/gkv1545

  27. Cassone M., Otvos L. // Expert Rev. Anti-Infect. Ther. 2010. V. 8. P. 703–716. https://doi.org/10.1586/eri.10.38

  28. Zharkova M.S., Orlov D.S., Golubeva O.Yu., Chakchir O.B., Eliseev I.E., Grinchuk T.M., Shamova O.V. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019. V. 9. P. 128. https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00128

  29. Ma B., Fang C., Lu L., Wang M., Xue X., Zhou Y., Li M., Hu Y., Luo X., Hou Z. // Nat. Commun. 2019. V. 10. P. 3517. https://doi.org/10.1038/s41467-019-11503-3

  30. Dobias J., Poirel L., Nordmann P. // Clin. Microbiol. Infect. 2017. V. 23. P. 676.e1–676.e5. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2017.03.015

  31. Theuretzbacher U., Outterson K., Engel A., Karlén A. // Nat. Rev. Microbiol. 2020. V. 18. P. 275–285. https://doi.org/10.1038/s41579-019-0288-0

  32. Andersson D.I., Hughes D., Kubicek-Sutherland J.Z. // Drug Resist. Updat. 2016. V. 26. P. 43–57. https://doi.org/10.1016/j.drup.2016.04.002

  33. Mahlapuu M., Håkansson J., Ringstad L., Björn C. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2016. V. 6. P. 194. https://doi.org/10.3389/fcimb.2016.00194

  34. Atefyekta S., Blomstrand E., Rajasekharan A.K., Svensson S., Trobos M., Hong J., Webster T.J., Thomsen P., Andersson M. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2021. V. 7. P. 1693–1702. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.1c00029

  35. Luong H.X., Thanh T.T., Tran T.H. // Life Sci. 2020. V. 260. P. 118407. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.118407

  36. Fosgerau K., Hoffmann T. // Drug Dis. Today. 2015. V. 20. P. 122–128. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2014.10.003

  37. Greco I., Molchanova N., Holmedal E., Jenssen H., Hummel B.D., Watts J.L., Håkansson J., Hansen P.R., Svenson J. // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 13206. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69995-9

  38. Ahmed T.A.E., Hammami R. // J. Food Biochem. 2019. V. 43. P. e12546. https://doi.org/10.1111/jfbc.12546

  39. Edwards I.A., Elliott A.G., Kavanagh A.M., Zuegg J., Blaskovich M.A.T., Cooper M.A. // ACS Infect. Dis. 2016. V. 2. P. 442–450. https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.6b00045

  40. Schmitt P., Rosa R.D., Destoumieux-Garzón D. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1858. P. 958–970. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2015.10.011

  41. Marr A., Gooderham W., Hancock R. // Curr. Opin. Pharmacol. 2006. V. 6. P. 468–472. https://doi.org/10.1016/j.coph.2006.04.006

  42. Cao J., de la Fuente-Nunez C., Ou R.W., Torres M.D.T., Pande S.G., Sinskey A.J., Lu T.K. // ACS Synth. Biol. 2018. V. 7. P. 896–902. https://doi.org/10.1021/acssynbio.7b00396

  43. Dijksteel G.S., Ulrich M.M.W., Middelkoop E., Boekema B.K.H.L. // Front. Microbiol. 2021. V. 12. P. 616979. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.616979

  44. Divyashree M., Mani M.K., Reddy D., Kumavath R., Ghosh P., Azevedo V., Barh D. // Protein Pept. Lett. 2020. V. 27. P. 120–134. https://doi.org/10.2174/0929866526666190925152957

  45. Browne K., Chakraborty S., Chen R., Willcox M.D., Black D.S., Walsh W.R., Kumar N. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 7047. https://doi.org/10.3390/ijms21197047

  46. Magana M., Pushpanathan M., Santos A.L., Leanse L., Fernandez M., Ioannidis A., Giulianotti M.A., Apidianakis Y., Bradfute S., Ferguson A.L. // Lancet Infect. Dis. 2020. V. 20. P. e216–e230. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30327-3

  47. Erdem Büyükkiraz M., Kesmen Z. // J. Appl. Microbiol. 2022. V. 132. P. 1573–1596. https://doi.org/10.1111/jam.15314

  48. Mercer D.K., O’Neil D.A. // Front. Immunol. 2020. V. 11. P. 2177. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.02177

  49. Mookherjee N., Anderson M.A., Haagsman H.P., Davidson D.J. // Nat. Rev. Drug. Discov. 2020. V. 19. P. 311–332. https://doi.org/10.1038/s41573-019-0058-8

  50. Jiang Y., Chen Y., Song Z., Tan Z., Cheng J. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2021. V. 170. P. 261–280. https://doi.org/10.1016/j.addr.2020.12.016

  51. Lesiuk M., Paduszyńska M., Greber K.E. // Antibiotics. 2022. V. 11. P. 1062. https://doi.org/10.3390/antibiotics11081062

  52. Moretta A., Scieuzo C., Petrone A.M., Salvia R., Manniello M.D., Franco A., Lucchetti D., Vassallo A., Vogel H., Sgambato A. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021. V. 11. P. 668632. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.668632

  53. Boakes S., Appleyard A.N., Cortés J., Dawson M.J. // J. Antibiot. (Tokyo). 2010. V. 63. P. 351–358. https://doi.org/10.1038/ja.2010.48

  54. Crowther G.S., Baines S.D., Todhunter S.L., Freeman J., Chilton C.H., Wilcox M.H. // J. Antimicrob. Chemother. 2013. V. 68. P. 168–176. https://doi.org/10.1093/jac/dks359

  55. Li X.S., Reddy M.S., Baev D., Edgerton M. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 28553–28561. https://doi.org/10.1074/jbc.M300680200

  56. Jang W.S., Li X.S., Sun J.N., Edgerton M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2008. V. 52. P. 497–504. https://doi.org/10.1128/AAC.01199-07

  57. Cheng K.-T., Wu C.-L., Yip B.-S., Chih Y.-H., Peng K.-L., Hsu S.-Y., Yu H.-Y., Cheng J.-W. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 2654. https://doi.org/10.3390/ijms21072654

  58. Nell M.J., Tjabringa G.S., Wafelman A.R., Verrijk R., Hiemstra P.S., Drijfhout J.W., Grote J.J. // Peptides. 2006. V. 27. P. 649–660. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2005.09.016

  59. Chen Y., Mant C.T., Farmer S.W., Hancock R.E.W., Vasil M.L., Hodges R.S. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 12316–12329. https://doi.org/10.1074/jbc.M413406200

  60. Zhang L., Benz R., Hancock R.E. // Biochemistry. 1999. V. 38. P. 8102–8111. https://doi.org/10.1021/bi9904104

  61. AB Naafs M. // Biomed. J. Sci. Tech. Res. 2018. V. 7. P. 6038–6042. https://doi.org/10.26717/BJSTR.2018.07.001536

  62. Wei Y., Wu J., Chen Y., Fan K., Yu X., Li X., Zhao Y., Li Y., Lv G., Song G. // Ann. Surg. 2022. V. 277(1). P. 43–49. https://doi.org/10.1097/SLA.0000000000005508

  63. Schmidtchen A., Pasupuleti M., Mörgelin M., Davoudi M., Alenfall J., Chalupka A., Malmsten M. // J. Biol. Chem. 2009. V. 284. P. 17584–17594. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.011650

  64. Boge L., Umerska A., Matougui N., Bysell H., Ringstad L., Davoudi M., Eriksson J., Edwards K., Andersson M. // Int. J. Pharm. 2017. V. 526. P. 400–412. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.04.082

  65. Nordström R., Nyström L., Andrén O.C.J., Malkoch M., Umerska A., Davoudi M., Schmidtchen A., Malmsten M. // J. Colloid Interface Sci. 2018. V. 513. P. 141–150. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.11.014

  66. Mercer D.K., Stewart C.S., Miller L., Robertson J., Duncan V.M.S., O’Neil D.A. // Antimicrob. Agents Chemother. 2019. V. 63. P. e02117-18. https://doi.org/10.1128/AAC.02117-18

  67. Turner J., Cho Y., Dinh N.-N., Waring A.J., Lehrer R.I. // Antimicrob. Agents Chemother. 1998. V. 42. P. 2206–2214.

  68. Kos S., Vanvarenberg K., Dolinsek T., Cemazar M., Jelenc J., Préat V., Sersa G., Vandermeulen G. // Bioelectrochemistry. 2017. V. 114. P. 33–41. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2016.12.002

  69. Kowalski R.P., Romanowski E.G., Yates K.A., Mah F.S. // J. Ocul. Pharmacol. Ther. 2016. V. 32. P. 23–27. https://doi.org/10.1089/jop.2015.0098

  70. Isaksson J., Brandsdal B.O., Engqvist M., Flaten G.E., Svendsen J.S.M., Stensen W. // J. Med. Chem. 2011. V. 54. P. 5786–5795. https://doi.org/10.1021/jm200450h

  71. Saravolatz L.D., Pawlak J., Johnson L., Bonilla H., Saravolatz L.D., Fakih M.G., Fugelli A., Olsen W.M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2012. V. 56. P. 4478–4482. https://doi.org/10.1128/AAC.00194-12

  72. Saravolatz L.D., Pawlak J., Martin H., Saravolatz S., Johnson L., Wold H., Husbyn M., Olsen W.M. // Lett. Appl. Microbiol. 2017. V. 65. P. 410–413. https://doi.org/10.1111/lam.12792

  73. Bojsen R., Torbensen R., Larsen C.E., Folkesson A., Regenberg B. // PLoS One. 2013. V. 8. P. e69483. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069483

  74. Tew G.N., Liu D., Chen B., Doerksen R.J., Kaplan J., Carroll P.J., Klein M.L., DeGrado W.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 5110–5114. https://doi.org/10.1073/pnas.082046199

  75. Kaplan C.W., Sim J.H., Shah K.R., Kolesnikova-Kaplan A., Shi W., Eckert R. // Antimicrob. Agents Chemother. 2011. V. 55. P. 3446–3452. https://doi.org/10.1128/AAC.00342-11

  76. Melo M., Dugourd D., Castanho M. // Recent Patents Anti-Infect. Drug Discov. 2006. V. 1. P. 201–207. https://doi.org/10.2174/157489106777452638

  77. Lorenzi T., Trombettoni M.M.C., Ghiselli R., Paolinelli F., Gesuita R., Cirioni O., Provinciali M., Kamysz W., Kamysz E., Piangatelli C. // Am. J. Transl. Res. 2017. V. 9. P. 3374–3386.

  78. Sader H.S., Fedler K.A., Rennie R.P., Stevens S., Jones R.N. // Antimicrob. Agents Chemother. 2004. V. 48. P. 3112–3118. https://doi.org/10.1128/AAC.48.8.3112-3118.2004

  79. Butler M.S., Blaskovich M.A., Cooper M.A. // J. Antibiot. 2013. V. 66. P. 571–591. https://doi.org/10.1038/ja.2013.86

  80. Martin-Loeches I., Dale G.E., Torres A. // Exp. Rev. Anti-Infect. Ther. 2018. V. 16. P. 259–268. https://doi.org/10.1080/14787210.2018.1441024

  81. Srinivas N., Jetter P., Ueberbacher B.J., Werneburg M., Zerbe K., Steinmann J., Van der Meijden B., Bernardini F., Lederer A., Dias R.L.A. // Science. 2010. V. 327. P. 1010–1013. https://doi.org/10.1126/science.1182749

  82. Kong Q., Yang Y. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2021. V. 35. P. 127799. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2021.127799

  83. Sader H.S., Dale G.E., Rhomberg P.R., Flamm R.K. // Antimicrob. Agents Chemother. 2018. V. 62. P. e00311-18. https://doi.org/10.1128/AAC.00311-18

  84. Sader H.S., Flamm R.K., Dale G.E., Rhomberg P.R., Castanheira M. // J. Antimicrob. Chemother. 2018. V. 73. P. 2400–2404. https://doi.org/10.1093/jac/dky227

  85. Giles F.J., Redman R., Yazji S., Bellm L. // Exp. Opin. Invest. Drugs. 2002. V. 11. P. 1161–1170. https://doi.org/10.1517/13543784.11.8.1161

  86. Gottler L.M., Ramamoorthy A. // Biochim. Biophys. Acta. 2009. V. 1788. P. 1680–1686. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2008.10.009

  87. Chalekson C.P., Neumeister M.W., Jaynes J. // J. Trauma. 2003. V. 54. P. 770–774. https://doi.org/10.1097/01.TA.0000047047.79701.6D

  88. Ballweber L.M., Jaynes J.E., Stamm W.E., Lampe M.F. // Antimicrob. Agents Chemother. 2002. V. 46. P. 34–41. https://doi.org/10.1128/AAC.46.1.34-41.2002

  89. Chalekson C.P., Neumeister M.W., Jaynes J. // Plast. Reconstr. Surg. 2002. V. 109. P. 1338–1343. https://doi.org/10.1097/00006534-200204010-00020

  90. Sandiford S.K. // Exp. Opin. Drug Dis. 2019. V. 14. P. 71–79. https://doi.org/10.1080/17460441.2019.1549032

  91. de la Fuente-Núñez C., Reffuveille F., Mansour S.C., Reckseidler-Zenteno S.L., Hernández D., Brackman G., Coenye T., Hancock R.E.W. // Chem. Biol. 2015. V. 22. P. 196–205. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2015.01.002

  92. Han Y., Zhang M., Lai R., Zhang Z. // Peptides. 2021. V. 146. P. 170666. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2021.170666

  93. Henninot A., Collins J.C., Nuss J.M. // J. Med. Chem. 2018. V. 61. P. 1382–1414. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.7b00318

  94. Lazzaro B.P., Zasloff M., Rolff J. // Science. 2020. V. 368. P. eaau5480. https://doi.org/10.1126/science.aau5480

  95. Mercer D.K., Torres M.D.T., Duay S.S., Lovie E., Simpson L., von Köckritz-Blickwede M., de la Fuente-Nunez C., O’Neil D.A., Angeles-Boza A.M. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020. V. 10. P. 326. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.00326

  96. Murugaiyan J., Kumar P.A., Rao G.S., Iskandar K., Hawser S., Hays J.P., Mohsen Y., Adukkadukkam S., Awuah W.A., Jose R.A.M. // Antibiotics. 2022. V. 11. P. 200. https://doi.org/10.3390/antibiotics11020200

  97. Gan B.H., Gaynord J., Rowe S.M., Deingruber T., Spring D.R. // Chem. Soc. Rev. 2021. V. 50. P. 7820–7880. https://doi.org/10.1039/D0CS00729C

  98. Duong L., Gross S.P., Siryaporn A. // Front. Med. Technol. 2021. V. 3. P. 640981. https://doi.org/10.3389/fmedt.2021.640981

  99. Czaplewski L., Bax R., Clokie M., Dawson M., Fairhead H., Fischetti V.A., Foster S., Gilmore B.F., Hancock R.E.W., Harper D. // Lancet Infect. Dis. 2016. V. 16. P. 239–251. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(15)00466-1

  100. Nang S.C., Li J., Velkov T. // Crit. Rev. Microbiol. 2019. V. 45. P. 131–161. https://doi.org/10.1080/1040841X.2018.1492902

  101. Han J.E., Alvarez J.A., Jones J.L., Tangpricha V., Brown M.A., Hao L., Brown L.A.S., Martin G.S., Ziegler T.R. // Nutrition. 2017. V. 38. P. 102–108. https://doi.org/10.1016/j.nut.2017.02.002

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Биоорганическая химия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал