Новый метод позволяет идентифицировать потенциальные препараты для борьбы с устойчивыми бактериями
Исследователи из Университета Майами в Огайо оптимизировали новый метод, который позволит учёным оценивать, как потенциальные ингибиторы действуют на устойчивые к антибиотикам бактерии. Этот метод, называемый масс-спектрометрией в нативном состоянии, предоставляет быстрый способ для учёных определить лучших кандидатов в эффективные клинические препараты, особенно в случаях, когда бактерии уже не могут быть уничтожены одними только антибиотиками. Исследование будет представлено на онлайн-конференции Американского общества микробиологии World Microbe Forum 21 июня 2021 года.
Чрезмерное использование антибиотиков в прошлом веке привело к росту бактериальной резистентности, в результате чего многие бактериальные инфекции больше не поддаются лечению существующими антибиотиками. В США ежегодно 2,8 миллиона человек получают диагноз бактериальной инфекции, устойчивой к одному или нескольким антибиотикам, и 35 000 человек умирают из-за такой инфекции (по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний).
«Один из методов борьбы с устойчивостью к антибиотикам — использование комбинированной терапии препаратом и ингибитором», — сказала Кейтлин Томас, докторант кафедры химии и ведущий автор исследования. Примером такой терапии является Аугментин — антибиотик, используемый для лечения бактериальных инфекций дыхательных путей, который состоит из антибиотика амоксициллина и ингибитора клавулановой кислоты. Клавулановая кислота инактивирует ключевой белок, который бактерия использует для выработки устойчивости к амоксициллину. Когда бактериальный белок инактивирован, антибиотик (амоксициллин) убивает бактерии, тем самым излечивая инфекцию.
Прежде чем новый ингибитор можно будет использовать в клинике, учёным необходимо полностью понять механизм его работы. В текущем исследовании Томас и её команда изучали бактериальный белок металло-бета-лактамазу, который делает многие клинические штаммы бактерий устойчивыми ко всем пенициллиноподобным антибиотикам. На долю пенициллиноподобных антибиотиков приходится более 60% всего арсенала антибиотиков, доступных для лечения бактериальных инфекций.
В то время как многие лаборатории по всему миру пытаются создать новые ингибиторы, инактивирующие металло-бета-лактамазы, Томас и её коллеги анализируют, как работают эти новые ингибиторы. «Поскольку металло-бета-лактамазы содержат два иона металла, мы можем использовать различные спектроскопические методы для их изучения, — сказала Томас. — Эти эксперименты дают нам больше информации о поведении ингибитора и о том, может ли он потенциально стать кандидатом для клинического использования в будущем».
В научной литературе описаны сотни потенциальных ингибиторов, и подано несколько патентов, касающихся ингибиторов металло-бета-лактамаз. Некоторые из описанных ингибиторов работают, удаляя необходимый компонент металло-бета-лактамазы. Эти же ингибиторы могут удалять такой же необходимый компонент других белков в организме человека, вызывая серьёзные побочные эффекты. Другие ингибиторы связываются непосредственно с металло-бета-лактамазой и инактивируют белок; ингибиторы такого типа являются оптимальными для любого нового ингибитора, который может быть использован в клинике.