Учёные разработали соединение, убивающее устойчивые к лекарствам бактерии

Двадцать лет назад Фредрик Альмквист, профессор органической химии из Университета Умео в Швеции, получил задание от своих коллег-исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (WashU) разработать соединение, которое могло бы предотвратить инфекции мочевыводящих путей, часто вызываемые грамотрицательными бактериями.

Команда Альмквиста создала различные соединения, которые затем были проверены на эффективность.

Вместо того чтобы контролировать приверженность грамотрицательных бактерий, они обнаружили, что некоторые из соединений очень эффективно убивают различные грамположительные бактерии. Среди них были штаммы с множественной лекарственной устойчивостью, отнесённые Центрами по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) к категории угрожающих.

Исследователи выделили одно соединение, которое назвали PS757. Лабораторные испытания показали, что PS757 эффективен против метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA), ванкомицин-резистентного Enterococcus faecalis (VRE), мультирезистентного Streptococcus pneumoniae, эритромицин-резистентного Streptococcus pyogenes (S. pyogenes) и других.

Кроме того, они изучили влияние PS757 на S. pyogenes, потенциально плотоядную бактерию, на животных.

Убивает плотоядные бактерии

S. pyogenes может вызывать широкий спектр инфекций, от лёгких локализованных до потенциально смертельных инфекций мягких тканей, или некротизирующего фасциита.

В исследовании на животных, опубликованном в пятницу в журнале Science Advances, учёные показали, что это соединение может помочь контролировать распространение плотоядных бактерий у крыс и способствовать выздоровлению.

У крыс, которым в кожу вводили PS757, было меньше мелких язв и открытых ран. Они также заживали быстрее, чем у тех, кого не лечили этим составом.

S. pyogenes вызывает плотоядные раны, выделяя токсины, которые убивают мягкие ткани. Такие раны лечат антибиотиками и хирургическими вмешательствами для удаления инфицированных тканей.

В исследовании на животных не оценивалось воздействие PS757 на другие бактериальные инфекции. Однако предыдущие лабораторные исследования группы учёных показали, что это соединение эффективно против других грамположительных бактерий.

Существующие антибиотики против S. pyogenes борются с инфекциями, блокируя токсины бактерии. Однако устойчивость к антибиотикам растёт. Лабораторные эксперименты показали, что PS757 действует так же хорошо, как обычные антибиотики, такие как ванкомицин и клиндамицин, убивая S. pyogenes.

При некротизирующем фасциите, вызванном S. pyogenes, «клиндамицин является препаратом выбора благодаря своей способности подавлять выработку мощных экзотоксинов», — сообщил The Epoch Times по электронной почте доктор Деннис Стивенс, профессор медицины из отделения аллергии и инфекционных заболеваний Вашингтонского университета, который не принимал участия в исследовании.

По его словам, устойчивость к клиндамицину была зафиксирована в Китае, Великобритании и США, и линезолид, другой антибиотик, является полезной альтернативой.

Доктор Стивенс отметил, что в исследовании использовался штамм S. pyogenes, который редко ассоциируется с токсическим шоком или некротизирующей инфекцией.

«В их модели это выглядит многообещающе. Исследования на токсичность пока не проводились», — сказал он в интервью The Epoch Times.

Хотя это соединение ещё далеко от того, чтобы стать лекарственным препаратом, авторы надеются, что, проведя дальнейшие исследования, они смогут создать новый класс антибиотиков для лечения различных лекарственно-устойчивых бактериальных инфекций.

Универсальный убийца грамположительных бактерий

Альмквист разработал соединение, сделав его имитатором бактериального пептида.

Взяв за основу этот пептид, он и его команда добавили различные компоненты, чтобы изменить свойства соединения. Соединение PS757 — это его последняя вариация.

«Они действуют против широкого спектра грамположительных бактерий, включая те, для лечения которых уже заканчиваются антибиотики, например, VRE и MRSA», — рассказал The Epoch Times Майкл Капарон, профессор молекулярной микробиологии Университета штата Вашингтон и один из главных авторов исследования.

Бактерии можно разделить на два основных класса: грамположительные и грамотрицательные. У грамотрицательных бактерий есть дополнительная внешняя мембрана, а у грамположительных — нет.

«Пока что бактерицидный эффект на бактерии дикого типа наблюдается только у грамположительных, но мы уверены, что сможем развить его и воздействовать на грамотрицательной бактерии», — сказал Альмквист в интервью The Epoch Times.

По словам Капарона, PS757 обладает рядом уникальных свойств, которые могут сделать его более эффективным по сравнению с другими антибиотиками, если исследования окажутся успешными.

Он отметил, «эти свойства особенно эффективны против так называемых персистирующих клеток» — живых бактерий, которые перестали расти.

Большинство имеющихся на рынке антибиотиков убивают активно растущие и размножающиеся бактерии. Они неэффективны против не растущих бактерий, что может способствовать развитию бактериальной резистентности.

Когда популяцию бактерий лечат антибиотиками, «около 99% из них» погибают, сказал Капарон, но небольшой процент бактерий-персистентных клеток продолжает жить.

«Когда антибиотик заканчивается, персистирующие клетки вырастают снова и начинают инфекцию заново», — пояснил Капарон.

Однако было показано, что PS757 также убивает персистирующие клетки, что может снизить устойчивость к антибиотикам.

Ещё один уникальный аспект этого соединения заключается в том, что оно может убивать бактерии в биоплёнках. Биоплёнки образуются, когда бактерии прикрепляются к поверхности и формируют сообщество.

Примером биоплёнки могут служить слизистые массы, которые растут во влажных помещениях ванных комнат.

Бактерии в биоплёнках более устойчивы к антибиотикам, и для их уничтожения часто требуется более высокая доза, но исследователи обнаружили, что PS757 может убивать эти бактерии в биоплёнках даже без увеличения дозы, сказал Капарон.

Только ранние разработки

Альмквист и Капарон рассказали The Epoch Times, что предстоит ещё много работы, прежде чем соединение будет готово к использованию в фармацевтике.

«В данном конкретном исследовании у нас нет того, что называется лекарством-кандидатом; оно не находится на таком уровне. Это скорее очень крутая отправная точка на пути к лекарству-кандидату», — сказал Альмквист.

По его словам, необходимо провести дополнительную работу по доработке конечного соединения, а также больше исследований, чтобы понять, как ведёт себя препарат, какова его дозировка, почему и как он убивает бактерии, и как оптимизировать его действие.

При разработке некоторых лекарств исследователи знают, почему препарат работает, поскольку его функции были заложены в лекарство с самого начала. Однако в случае с PS757 эти свойства были обнаружены непреднамеренно.

Другой способ выяснить, как работает лекарство, — найти бактерии, устойчивые к нему. Поняв, почему бактерии устойчивы, исследователи смогут определить, почему лекарство работает. Однако PS757 оказался успешным настолько, что устойчивых бактерий пока не обнаружено, что делает изучение механизма его действия ещё более сложным.

Альмквист, Капарон и ещё один ведущий специалист, Скотт Хультгрен, запатентовали соединение, использованное в исследовании, и выдали лицензию на его использование одной из компаний, рассчитывая на содействие фармацевтическим разработкам и клиническим испытаниям.