Меняющие форму молекулы могут помочь решить проблему устойчивости бактерий к антибиотикам. Благодаря тому, что в них меняется расположение атомов, патогенные бактерии не узнают антибиотики и не приспосабливаются к ним.
РЕКЛАМАУстойчивость к противомикробным препаратам — растущая проблема, которую Всемирная организация здравоохранения назвала "одной из десяти главных глобальных угроз общественному здравоохранению, стоящих перед человечеством".
По данным Европейского центра профилактики и контроля заболеваний (ECDC), в странах Европейской экономической зоны — государствах-членах ЕС, Исландии и Норвегии — более 35 000 человек ежегодно умирают от инфекций, устойчивых к антибиотикам.
Однако ученые работают над решением этой проблемы. Исследование, опубликованное в начале апреля, показывает многообещающие результаты в отношении новых "меняющих форму" антибиотиков.
Меняющие форму молекулы
Новое исследование основано на уже известной и используемой молекуле — антибиотике ванкомицине, применяемом с 1950-х годов. Несмотря на то, что он менее распространен, чем пенициллин и его побочные продукты, некоторые бактерии становились все более устойчивыми к ванкомицину, что привело к разработке двух его новых версий, последняя из которых появилась в 2017 году.
Чтобы остановить эту гонку со временем, исследователи из лаборатории Cold Spring Harbour в Нью-Йорке создали молекулу, которая может менять форму, благодаря перестановке атомов в ней.
Мы думаем о молекулах как об имеющих одну форму, что "позволяет молекулам лекарств очень тесно взаимодействовать с формой терапевтической мишени для лечения рака или бактериальной инфекции", подобно ключу в замке, объяснил ведущий автор исследования профессор Джон Мозес в интервью Euronews Next.
Если продолжить это сравнение, устойчивая бактерия является эквивалентом нового "замка", для которого необходимо изготовить новый ключ, а этот процесс "может занять много времени и денег", добавил он.
Его команда объединила ванкомицин с молекулой под названием буллвален, которая обладает способностью менять свою форму. Это делает ее флюксированной — то есть нежесткой — молекулой, о чем Мозес узнал во время посещения конференции в Австралии в 2017 году.
Эта способность быстро менять форму может позволить молекулам лекарства ("ключ") продолжать взаимодействовать с терапевтической мишенью ("замок"), даже если её структура меняется", — сказал Мозес.
Использование методов клик-химии
Чтобы соединить две молекулы, команда использовала клик-химию — метод, за который Каролин Бертоцци, Мортен Мельдаль и Барри Шарплесс получили Нобелевскую премию по химии в прошлом году.
Простая, быстрая и эффективная, клик-химия полезна для открытия лекарств, поскольку она сохраняет специфические свойства молекул, в данном случае — способность убивать бактерии.
"Клик-химия позволяет нам брать очень сложные молекулы (такие как антибиотик ванкомицин) и быстро соединять их вместе, подобно тому, как детали Lego "защелкиваются" друг с другом. Эта химия прочна и надежна и работает каждый раз", — сказал Джон Мозес, учившийся у нобелевского лауреата Шарплесса.
Затем команда в сотрудничестве с доктором Татьяной Соарес да-Коста из Университета Аделаиды испытала новую комбинированную молекулу на личинках восковой моли. Личинки были заражены патогенными бактериями, устойчивыми к классическим антибиотикам.
Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало многообещающие результаты применения этого меняющего форму антибиотика. Изменяя свою форму, препарат оказался эффективным против устойчивых патогенов. Кроме того, бактерии не развивали устойчивость к новой молекуле, которая могла работать дольше, чем её предыдущие аналоги.
Авторы исследования подчеркнули, что полученные результаты могут "предложить потенциальное краткосрочное решение, которое использовало бы преимущества налаженных цепочек поставок и клинических успехов". Помимо пользы для глобального здравоохранения, это решение может быть экономически выгодным, поскольку устойчивость к антибиотикам, по оценкам, обходится в 1,5 миллиарда евро в год только в Европе.
Команда заявила, что они "прокладывают путь для будущих исследований" по этой теме. Лаборатория Cold Spring Harbour сейчас работает над тем, чтобы адаптировать эту методику к другим клинически используемым антибиотикам.
"Если мы сможем изобрести молекулы, которые будут влиять на жизнь и смерть, это будет величайшим достижением в истории", — сказал Мозес.