Синтетические молекулы вместо антибиотиков
Когда Александр Флеминг открыл пенициллин в 1928 году, новое лекарство произвело революцию в медицине по двум ключевым причинам: во-первых, у врачей наконец-то появился способ лечения таких заболеваний, как пневмония, гонорея и ревматическая лихорадка. До этого пор подход состоял в том, чтобы наблюдать, ждать и надеяться, что иммунная система пациента справится с инфекцией, что зачастую не происходило. И во-вторых, открытие ввело идею, что можно использовать молекулы, найденные в бактериях и грибках, для того чтобы убить болезнетворные бактерии.
С тех пор исследователи находятся в постоянном поиске новых молекулы, похожие на пенициллин, для лечения различных бактерий и грибков, заражающие нас. С самого начала это была гонка со временем. Учёные разрабатывают всё новые способы борьбы с инфекциями, что в свою очередь ускоряет процесс эволюции бактерии, новые штаммы которых становясь неуязвимыми для прежних антибиотоков. Исследования показывают, что подобное «перетягивание каната» постепенно приведёт к появлению супербактерии. В мае 2016 года Министерство здравоохранения Великобритании выпустило Обзор устойчивости к Противомикробным препаратам, где показало, что 700 000 человек ежегодно умирают от инфекций, устойчивых к антибиотикам (это бактерии, которые в настоящее время не поддаются лечению). К 2050 году, по оценкам учёных, около 10 миллионов человек могут умереть от этой резистентности, если исследователи не найдут способ идти в ногу с постоянно развивающимися бактериями.
Ученые используют бесчисленные подходы, чтобы избежать этого результата. И хотя большинство из них включают в себя поиск новых молекул или белка в бактериях / грибах, подобно тому, как Флеминг нашел пенициллин, исследователи в одного из крупнейших технологических гигантов IBM (International Business Machines) пошли другим путём: они создали синтетическую молекулу, разрушающую болезнетворные бактерии изнутри.
Исследователи поставили перед собой задачу рассмотреть самый негативный сценарии, когда резистентный штамм бактерий становится системным, распространяясь через кровь на каждую систему органов в организме. Учёные разработали особые молекулы для борьбы с пятью наиболее лекарственно устойчивыми штаммами, обычно приобретаемыми в больницах. Ключевыми требованиями к синтетическим молекулам стали — биодеградация (разложение и выведение из организма) и минимизация побочных эффектов, поскольку существующие препараты, способные бороться с высокорезистентными бактериями, обычно оказывают негативное влияние на печень и другие органы.
«Большинство научных коллективов разрабатывают средства, подражающие тому, как работает наша врожденная иммунная система, — говорит Джеймс Хедрик, исследователь IBM, — когда в организм проникает инфекция, тело вырабатывает антимикробные пептиды, разрушающие защитные барьеры микроба, уничтожая его. В последние годы многие ученые сосредоточились на создании искусственных молекул, которые при контакте с микробом приводят к его механическому разрушению». Об этом мы уже писали в отдельной статье «Обнаружен новый способ борьбы бактериальными инфекциями, устойчивыми к антибиотикам» от 16 февраля 2017 года.
По мнению Хедрика существует проблема с использованием этого метода, в случае с системной инфекция, заключающаяся в том, что когда происходит внешнее разрушение бактериальной клетки в организме, её токсины оказываются в кровотоке. При единовременной гибели миллионов болезнетворных бактерий концентрация токсинов может достигнуть опасных концентраций.
Исследователи IBM разработали новый класс синтетических полимеров (молекул), которые прикрепляются к бактериям и проникают в них, уничтожающих каждую изнутри. Учёные надеются, что этот тип антибиотиков будет демонстрировать свою эффективность на протяжение многих лет. Полимер работает через электростатические взаимодействия, за счёт взаимного притяжения положительного и отрицательного заряда. Таким образом он притягивает себя к нескольким местам на поверхности бактерий. Даже если бактерии эволюционируют, на её поверхности всё равно останутся несколько участков для притяжения.
Учёные добились не только высокой эффективности нового средства с минимумом побочных эффектов, но также его быстрого и полного разложения в организме всего за три дня. Исследователи уже готовы перейти к клиническим испытаниям на человеке.
Источник: Popular Science
