Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • БиоМолТекст-18
  • Vitacoin

Полимер для супермикробов

В Сингапуре синтезировали молекулу-«суперборца» с устойчивыми к антибиотикам бактериями

Екатерина Русакова, N+1

Китайские, американские и сингапурские исследователи синтезировали вещество с антимикробными свойствами, которое эффективно разрушает ESKAPE-бактерии, резистентные к большинству антибиотиков. Как рассказывают ученые в Nature Communications (Chin et al., A macromolecular approach to eradicate multidrug resistant bacterial infections while mitigating drug resistance onset), полимер с гуанидиновыми функциональными группами разлагается и не токсичен, и не вызывает возникновения резистентности бактерий.

Аббревиатура ESKAPE объединяет названия патогенов, обладающих повышенной устойчивостью к большинству антибиотиков и вызывающих большинство госпитальных инфекций по всему миру. Не так давно среди бактерий началось распространение гена, обеспечивающего их устойчивостью к полимиксинам – «антибиотиками запаса», которые применяют, когда другие уже не работают. Неудивительно, что исследователи ищут другие антимикробные вещества, которые могли бы эффективно бороться с патогенами.

В том числе химики и биологи синтезируют антимикробные пептиды и полимеры. Эти вещества, обладающие положительным зарядом, связываются с отрицательно заряженной бактериальной мембраной и разрушают ее, что приводит к гибели клетки. Несмотря на эффективность и широкий спектр действия, антимикробные пептиды токсичны, к тому же их производство довольно дорого. Большинство описанных антимикробных полимеров не разлагаются, а следовательно могут накапливаться в организме и со временем становиться токсичными. К тому же до сих пор их активность в живых организмах практически не исследовалась.

Поэтому международная команда исследователей под руководством доктора Юи Янь Яна (Yi Yan Yang) из сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий создала биоразлагаемый полимер и проверила его активность и возможную токсичность не только в клеточных культурах, но и на мышах. Ученые синтезировали поликарбонатный полимер с гуанидиновыми функциональными группами. Гуанидин представляет из себя сильное основание; в лабораторных исследованиях его часто используют для денатурации белков.

ESKAPE1.jpg

Структура поликарбоната с гуанидиновыми функциональными группами (из статьи в Nature Communications).

Сначала исследователи проверили антимикробную активность полимера на бактериальных культурах и выяснили, что эффективнее всего работают полимеры длиной 20 звеньев. Токсичность вещества проверяли на крысиных эритроцитах и клетках эмбриональных человеческих почек. Полимер оказался нетоксичным для эритроцитов и менее токсичным для человеческих клеток, чем антибиотик полимиксин В, который наряду с высокой эффективностью, очень вреден для почек. Также исследователи показали, что поликарбонат полностью разлагается в течение трех суток и продукты распада нетоксичны. Авторы протестировали активность полимера на культурах пяти ESKAPE-патогенов, в том числе синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) и метициллинрезистентного золотистого стафилококка (Methicillinresistant Staphylococcus aureus, MRSA). Оказалось, что вещество уничтожает бактерии с 99-100-процентной эффективностью.

ESKAPE2.jpg

Клетки Acinetobacter baumannii до (слева) и после (справа) обработки поликарбонатом с гуанидиновыми функциональными группами. Полимер денатурирует белки цитоплазмы, убивая бактерию (A*STAR, New molecule can kill five types of deadly drug-resistant superbugs)

С помощью флуоресцентной спектроскопии и меченого полимера, трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии исследователям удалось объяснить механизм действия вещества. Для этого они использовали культуру ESKAPE-патогена Acinetobacter baumannii, которые вызывают пневмонию, менингит и целый ряд других инфекций. Молекулы поликарбонатов связывались с бактериальной мембраной и, не разрушая ее, проникали внутрь клетки. Затем гуанидин денатурировал белки цитоплазмы и они выпадали в осадок, убивая клетку.

ESKAPE3.jpg

Механизм действия полимера. Молекула связывается с бактериальной мембраной, проникает внутрь клетки и денатурирует и высаживает в осадок белки цитоплазмы (A*STAR).

Чтобы убедиться в том, что бактерии не вырабатывают устойчивости к поликарбонату, исследователи проводили 30 циклов обработки клеточной культуры Acinetobacter baumannii полимером. Они выращивали культуру и обрабатывали ее полимером в такой концентрации, которая позволяла выжить некоторым бактериям. Затем их опять выращивали и снова обрабатывали поликарбонатом. При этом исследователи смотрели, не увеличивается ли количество вещества, необходимое для почти полного уничтожения патогенов. В качестве контроля ученые использовали антибиотик имипенем. После 30 циклов обработки бактерии так и не выработали устойчивости к полимеру. Для сравнения, резистентность к имипенему A.baumannii выработали за восемь циклов. В заключение ученые проверили активность и токсичность полимера на мышах. Их заражали ацинетобактером, либо MRSA, патогенным штаммом кишечной палочки (Escherichia coli), или культурой Klebsiella pneumoniae в таких концентрациях, которые без лечения вызывали 100-процентную смертность в течение 48 часов. Затем животным вводили либо полимер, либо антибиотики имипенем или ванкомицин. Оказалось, что доза поликарбоната, необходимая для 50- и 95-процентного выживания инфицированных животных, для трех из четырех патогенов была ниже или сравнима с количеством антибиотиков.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

антибиотики инфекционные болезни разработка препаратов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Антибиотик нового класса поможет против «супергонореи»

Клостиоамид может стать первым антибиотиком, способным противостоять возбудителям болезней, устойчивым к другим препаратам.

читать

Ученые преодолеют устойчивость туберкулеза к антибиотикам

Группа ученых из Франции, Швеции, Бельгии, Швейцарии и Южной Кореи нашла способ вновь сделать микобактерии туберкулеза восприимчивыми к одному из уже существующих лекарств.

читать

Срочно требуются!

Бактерии в списке ВОЗ разделены на три группы по уровню потребности в создании новых антибиотиков: крайне приоритетные, высокоприоритетные и среднеприоритетные.

читать

Антитела помогут антибиотикам

Ориентированные антителами антибиотики могут побороть лекарственно устойчивую бактериальную инфекцию.

читать

Суперантибиотик против супербактерий

Теиксобактин оказался эффективен против широкого спектра бактерий, в том числе антибиотикорезистентных. При этом попытки в лабораторных условиях вывести золотистый стафилококк и микобактерию туберкулеза, устойчивые к теиксобактину, не увенчались успехом.

читать