Новое соединение может победить устойчивые к антибиотикам бактерии, распространенные в больницах
Ученые из Рокфеллеровского университета сообщили об открытии соединения, способного преодолеть устойчивость к колистину — антибиотику последней линии защиты. По прогнозам ООН, без новых лекарств устойчивые инфекции к 2050 году могут стать причиной 10 миллионов смертей ежегодно.
Особую тревогу вызывают бактерии, циркулирующие в больницах и устойчивые даже к колистину. Когда он не работает, эффективных вариантов лечения часто не остается.
Эволюционная гонка вооружений
Широкое использование колистина в животноводстве и клиниках создало эволюционное давление. В результате некоторые бактерии приобрели ген mcr-1, делающий их устойчивыми. Этот ген находится на плазмиде — кольце ДНК, которое легко передается между клетками и штаммами.
Ученые задались вопросом: могут ли в природе существовать соединения для борьбы с такими бактериями? В почве бактерии постоянно конкурируют, вырабатывая новые стратегии. Если одна бактерия вырабатывает колистин, а соперник, получив mcr-1, становится устойчивым, первая может эволюционировать и создать новую версию колистина, убивающую устойчивого конкурента.
Поиск в ДНК, а не в чашках Петри
Команда под руководством Шона Ф. Брейди использовала инновационный подход — поиск по геномам бактерий. Они проанализировали более 10 000 бактериальных геномов и нашли 35 групп генов, которые, как предсказывалось, производят структуры, похожие на колистин.
Одна группа выглядела особенно интересно, так как ее гены значительно отличались от генов, производящих колистин. Это указывало на потенциально новую функциональную версию препарата. На основе анализа генов ученые предсказали структуру новой молекулы и химически синтезировали ее, назвав маколацин.
Эффективность против самых опасных патогенов
В лабораторных испытаниях маколацин показал высокую активность против нескольких типов устойчивых к колистину бактерий, включая:
- Neisseria gonorrhoeae (возбудитель гонореи) — патоген высшего уровня угрозы по классификации CDC. Колистин против него полностью неактивен.
- Колистин-устойчивый XDR Acinetobacter baumannii — еще один патоген высшего уровня угрозы, частая причина внутрибольничных инфекций.
В опытах на мышах, зараженных XDR A. baumannii, однократная инъекция оптимизированного маколацина полностью очистила организм от инфекции за 24 часа. У мышей, получавших колистин или плацебо, количество бактерий оставалось на уровне первоначального заражения.
Перспективы и методология
«Наши данные позволяют предположить, что маколацин потенциально можно разработать в препарат для борьбы с самыми проблемными устойчивыми патогенами», — говорит Шон Брейди.
Метод эволюционного поиска по геномам, использованный для открытия маколацина, может быть применен и к другим проблемам устойчивости. «В принципе, можно искать в бактериальной ДНК новые варианты любого известного антибиотика, ставшего неэффективным из-за устойчивых штаммов», — отмечает постдок Зонгцян Ван.
В другом исследовании, опубликованном в Nature Microbiology, та же лаборатория использовала похожие методы для изучения другого класса антибиотиков (MBA), эффективных против метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA).