Синтезирован новый антибиотик, удобный и эффективный при клиническом применении

Ученые изменили формулу вещества, которое блокирует синтез белка в некоторых бактериях, и получили антибиотик, достаточно устойчивый, чтобы его можно было использовать для лечения животных. Чтобы вылечить мышей от гонореи, понадобилась всего одна доза лекарства, то есть полученное вещество может стать эффективным и удобным в клиническом применении средством. Работа опубликована в Nature Communications.

Устойчивые к существующим антибиотикам бактерии представляют большую опасность для людей. По оценкам ВОЗ, инфекции, вызванные такими устойчивыми патогенами, смогут уносить жизни около десяти миллионов людей в год к 2050 году, если ситуация не изменится. К опасным устойчивым бактериям, для которых нужны новые антибиотики, относят вызывающую гонорею Neisseria gonorrhoeae.

Новые антибактериальные средства предлагают нацеливать, например, на один из механизмов, который поддерживает нормальный синтез белка в бактериальных клетках, но при этом сильно отличается от аналогичного в эукариотических клетках. Зачастую рибосомы, заканчивая синтез полипептидной цепи, не могут сами «слезть» с матричной РНК и отпустить только что синтезированный белок. У бактерий на этот случай есть способы разделить застрявшие рибосомы, белок и матричную РНК, и этот механизм совсем не похож на те, которые применяют в аналогичных ситуациях клетки животных. Кроме того, у некоторых бактерий, в том числе у N. gonorrhoeae, такой механизм — единственный, и если его заблокировать, то у клеток останавливается весь процесс наработки белков, а сами бактерии погибают.

Ранее ученые описали группу веществ (ациламинооксадиозолы), которые по такому принципу снижают жизнеспособность кишечной палочки Escherichia coli. Одно из веществ этой группы связывается с рибосомами Escherichia coli и Mycobacterium smegmatis, эффективно блокируя синтез белка в клетках.

Команда ученых из нескольких университетов США под руководством Кристины Данэм (Christine Dunham) и Кеннета Кайлера (Kenneth Keiler) решила улучшить вещества этой группы так, чтобы их можно было использовать как эффективное средство против N. gonorrhoeae для лечения животных и в том числе, возможно, человека. Дело в том, что уже существующее вещество, на котором проводились предыдущие исследования, слишком нестабильно в организмах животных, быстро разлагается водой и не успевает подействовать на патогенные бактерии. Чтобы найти подходящее соединение, исследователи протестировали более 500 аналогов исходного ингибитора трансляции. Ученым удалось найти одно вещество, которое было достаточно стабильным, а также хорошо проникало в кишечную клеточную линию, что указывало на теоретическую возможность назначать лекарство животным перорально.

Схема структуры вещества, на которое опирались исследователи в своей работе (слева) и полученное вещество, эффективность которого проверили на мышах (справа)

Соединение оказалось эффективным антибиотиком против грамположительных бактерий, а также большинства грамотрицательных, в том числе N. gonorrhoeae. Эксперименты на эукариотических клетках показали низкую токсичность.

Далее ученые перешли к экспериментам на животных моделях. Сначала здоровым мышам назначили либо одну большую дозу средства (100 миллиграмм на килограмм веса животного), либо несколько раз по 10 миллиграмм на килограмм. Убедившись, что у здоровых животных не возникло никаких нежелательных эффектов от приема антибиотика, ученые выдали по 10 миллиграмм на килограмм вещества мышам, зараженным штаммом N. gonorrhoeae, устойчивым к семи классам антибиотиков. Спустя шесть дней после приема нового антибиотика, 80 процентов мышей полностью вылечились, а у всех остальных значительно снизилось количество патогенных бактерий в половых путях.

Также исследователи подробно изучили механизм действия вещества при помощи криоэлектронной микроскопии и описали, как изменения в той или иной части соединения влияют на его эффективность. Ученые пришли к выводу, что показанное ими вещество по принципу действия сильно отличается от других классов антибиотиков, которые тоже блокируют трансляцию белка. Авторы также отмечают, что новый антибиотик особенно примечателен возможной схемой применения — лекарство требует лишь однократного приема внутрь, что могло бы быть удобно и врачам, и пациентам, и помогло бы снизить риск развития устойчивости бактерий к новому средству.

Быстро распространяющаяся устойчивость бактерий к антибиотикам давно беспокоит ученых. Подробней о проблеме резистентности, с которой все чаще сталкиваются медики, мы рассказывали в материале «Конец прекрасной эпохи».

Источник: https://nplus1.ru/news

26.03.2021