Борьба с устойчивыми к антибиотикам бактериями обрела новое яркое оружие

В непрекращающейся гонке вооружений между бактериями и антибиотиками, созданными человеком, появился новый инструмент, дающий медицине преимущество, отчасти за счет выявления слабых мест бактерий и, возможно, за счет более целенаправленных или новых методов лечения бактериальных инфекций.

Исследовательская группа, возглавляемая учеными Техасского университета в Остине, разработала химические зонды, чтобы помочь идентифицировать фермент, вырабатываемый некоторыми типами кишечной палочки и пневмококковыми бактериями, которые, как известно, расщепляют несколько распространенных типов антибиотиков, делая эти бактерии опасно устойчивыми к лечению.




«В ответ на лечение антибиотиками у бактерий развились различные механизмы, чтобы противостоять этому лечению, и один из них состоит в том, чтобы производить ферменты, которые в основном переваривают антибиотики, прежде чем они смогут выполнять свою работу», – сказала Эмили Ку, доцент химии и один из ведущие исследователи в команде. «Тип инструмента, который мы разработали, дает нам важную информацию, которая может держать нас на шаг впереди смертельных бактерий».

В статье, опубликованной вчера в журнале Американского химического общества, исследователи сосредоточили внимание на угрозе, которую представляет бактериальный фермент под названием металло-бета-лактамаза Нью-Дели (NDM). Они намеревались создать молекулу, которая светится при контакте с ферментом NDM. Когда эти химические зонды добавляются в пробирку, они связываются с ферментом и светятся. Такой инструмент можно использовать, чтобы предупредить врачей о том, какая бактериальная угроза угрожает их пациентам, и сообщить им, какие антибиотики использовать.




NDM расщепляет антибиотики из классов пенициллина, цефалоспорина и карбапенема, которые являются одними из самых безопасных и эффективных методов лечения бактериальных инфекций. Существуют и другие классы антибиотиков, но они могут иметь больше побочных эффектов, больше взаимодействовать с лекарствами и могут быть менее доступны в некоторых частях мира.

Помимо индикации присутствия фермента NDM, флуоресцентный химический зонд, разработанный Ку и Уолтом Фастом, профессором химической биологии и медицинской химии, может помочь найти другой способ борьбы с этими устойчивыми бактериями. Один из вариантов лечения резистентных бактерий, который врачи используют, – это сочетание обычных антибиотиков и ингибитора. Хотя не существует известного клинически эффективного ингибитора бактерий, продуцирующих NDM, зонд Куэ может помочь найти его.




Как только зонд связался с ферментом и начал светиться, если ввести эффективный ингибитор, он выбьет зонд, и свечение прекратится. Это позволяет ученым очень быстро тестировать большое количество потенциальных лекарств – исследования Que и Fast надеются продолжить в будущем.

«Это позволяет нам работать над разработкой методов лечения и, в конечном итоге, понимать эволюционные характеристики таких белков», – сказала Радика Мехта, недавний аспирант UT Остина и ведущий автор статьи. В настоящее время Мехта работает докторантом в торговой лаборатории Калифорнийского университета в Беркли.

В исследовании также изучался процесс, называемый питательным иммунитетом, который возникает в результате выработки организмом белков в ответ на инфекцию. Белки захватывают все доступные металлы в организме, такие как цинк, необходимый для производства NDM, делая бактерии более уязвимыми для атак.

«Эволюция этой бактерии с момента ее открытия в 2008 году указывает на то, что она не только развивает устойчивость к антибиотикам, но и пытается бороться с этим естественным иммунным процессом человека. Это особенно страшно», – сказал Ку.

Зонд Que также может использоваться для изучения пищевого иммунитета и NDM, потому что он будет светиться только в присутствии цинка, необходимого для образования фермента.

Источник