Шанс вижити: вчені придумали, як боротися зі стійкістю до антибіотиків
За даними Британського міністерства охорони здоров'я, щорічно в країнах Євросоюзу через бактеріальних інфекцій, з якими не впоралися антибіотики, помирає 700 тис. осіб. А до 2050 року їх число зросте до десяти мільйонів. Проблема антибіотичної резистентності набуває масштабів глобальної катастрофи. І це при тому, що в останні 20 років роки нових препаратів, здатних ефективно боротися з бактеріями, вчені створити не зуміли.
За словами аналітика з біомедичної організації Wellcome Trust Тіма Джинкса, исследующего лікарсько-стійкі інфекції, резистентність бактерій до антибіотиків - це проблема еволюції. При використанні таких ліків в організмі у пацієнта гинуть майже всі бактерії. Але вижили, найсильніші, набагато краще чинять опір дії препаратів. Потім ці стійкі мікроорганізми розмножуються, і наступне їхнє покоління стає ще більш стійким. Резистентність бактерій зумовлена також тим, що антибіотики занадто часто і неадекватно застосовуються як в медицині, так і ветеринарії і навіть в тваринництві. Адже не секрет, що багато фермерів для профілактики захворювання худоби додають у корм сильні антибіотики. Крім того, нерідко лікарі призначають антибіотики пацієнтам без необхідності і помиляються з дозуванням. У результаті бактерії не гинуть, а навпаки пристосовуються до ситуації, виживають і набувають стійкості до препаратів.
Фахівці Центру з контролю і профілактики захворювань США склали список з 18 найпотужніших лікарсько-стійких бактерій. Серед них: метицилін - резистентний золотистий стафілокок, лікарсько-стійкі штами туберкульозу, гонореї, кишкової палички (E. coli) та інші. Боротися з такими бактеріями з допомогою антибіотиків особливо складно, оскільки у них дуже міцна клітинна стінка, що складається з двох мембран. Компонентів антибіотика необхідно проникнути через обидві мембрани, зберігши при цьому свій лікувальний ефект. Зробити це непросто, тому існуючі препарати перед згаданими бактеріями часто безсилі.
Схоже, цю проблему, нарешті, вдалося вирішити об'єднаної групі
британських і китайських вчених. Результати їх дослідження опубліковані в журналі Nature.
Використовуючи надпотужний світло, дослідники вивчили в найдрібніших деталях клітинні стінки грамнегативної (резистентної до антибіотиків) бактерії кишкової палички E. Coli. Зовнішня мембрана грамнегативної бактерії захищає клітину від небезпечних для неї речовин, включаючи багато антибіотики, і в той же час забезпечує обмін з навколишнім середовищем поживними речовинами і продуктами метаболізму. Особливу увагу вчені приділили так званим бактеріальним воротах зовнішньої мембрани, що пропускає, або навпаки, блокує проникнення всередину бактерії хімічних речовин.
Як з'ясувалося, ці ворота складаються з бета-структурованого білка BAM (beta-barrel assembly machinery). Це своєрідний канал, який, крім усього іншого, живить бактерію. Якщо його блокувати, вірус загине. Саме на основі цього відкриття можна буде створити нове покоління антибіотиків. За словами провідного автора дослідження, професора Чанцзяна Дуна з Університету Східної Англії, білки BAM виключно важливі, і якщо їх знищити, можна вбити грамнегативні бактерії. А оскільки ВАМ знаходиться на зовнішній стороні стінки мікроорганізму, на нього можна впливати за допомогою препаратів, не проникаючи для цього крізь мембрану. Компоненти антибіотика будуть просто закріплюватися на цьому білку, порушуючи його роботу: синтез клітинних стінок припиниться, і бактерія загине.
Це радикально новий підхід до подолання бактеріальної резистентності: до того намагалися створити ліки, здатні знищити бактерію цілком, що досить проблематично, а в нинішніх умовах практично нереально. Нова технологія дозволить зруйнувати мікроорганізм зсередини.
Є і ще одна перспективна розробка, обіцяє перемогти бактерії. У вересні минулого року престижну наукову премію Фонду Ласкеров отримала Евелін Віткін з Рутгерского університету. Вивчаючи мутацію генів у бактерій, вона з'ясувала, що пошкодити ланцюжок ДНК можуть радіація, ультрафіолетове випромінювання і деякі хімічні речовини. Як у бактеріях, так і в організмі людини є так звана SOS-система, яка оперативно виправляє такі ушкодження. Особливі ферменти визначають дефектний ділянку ДНК, замінюють його новим шляхом синтезу нової послідовності нуклеотидів. Але коли SOS-система дає збої, пошкоджену ділянку ДНК відновитися не може, що призводить до виникнення різних захворювань, у тому числі онкологічних.
SOS-система не тільки виконує репараційні функції, але і сприяють еволюції бактерій, їх пристосуванню до нових умов існування. Справа в тому, що пошкоджена ланцюжок відновлюється з невеликими похибками, зумовленими зокрема, новими потребам організму, умов нового середовища. Ідея Евелін Віткін полягає в тому, що якщо відключати SOS-систему бактерії, то вона просто загине. Таким чином вирішиться проблема резистентності до антибіотиків, причому немедикаментозним способом.
Великі надії вчені покладають і на новий антибіотик Teixobactin, який знайшли фахівці з Північно-Східного університету бостона. Його виявили в незвичайних бактерії, які живуть у багнюці. Вчені вже провели ряд дослідів на мишах і препарат вилікував гризунів від важких інфекцій, не надавши жодного побічного ефекту (на відміну від усіх наявних аналогів). Новий антибіотик в лабораторних умовах легко впорався з важкими штамами туберкульозу, різними типами стрептокока, стафілокока і навіть поборов сибірську виразку. До його складу входять особливі компоненти, які потенційно здатні допомогти людству подолати навіть рак. Очолив розробку професор Кім Льюїс розповідає, що Teixobactin вдалося виростити в пробірці, тоді як жодну з усіх корисних для людства бактерій неможливо отримати в лабораторних умовах.
Teixobactin радикально відрізняється від всіх інших антибіотиків типом дії. Вбиваючи бактерії, він блокує жирові молекули, які необхідні для побудови стінок клітини, позбавляючи таким чином мікроорганізми шансів на зміну і опір. І навіть якщо вони зміняться, бактерії все одно не повинні розвинутися захворювання. Препарат запобігають ріст мікроорганізмів і пригнічують їх розподіл, тому до нього вкрай складно розвинути стійкість. Вона може з'явитися хіба що через десятиліття після застосування антибіотиків. Препарат поки не пройшов випробування на людях, тому не відомо, як на нього відреагує людський організм.
