Устойчивость к антибиотикам и рак: шесть неожиданных мест, где ученые ищут новые лекарства
Ученые объявили об открытии нового антибиотика, продуцируемого бактериями, живущими внутри нематоды (круглого червя). Эта молекула требует дальнейшего анализа, но открытие, опубликованное в Nature, вселяет надежду в борьбу с антимикробной устойчивостью — растущей способностью инфекционных и иногда смертельных бактерий выживать при лечении.
Нематоды, живущие в почве, содержат в кишечнике бактерии Photorrabdus khanii, которые помогают им питаться личинками насекомых. Чтобы убить другие бактерии, пытающиеся полакомиться личинками, P. khanii выделяет молекулу даробактин.
Исследователи обнаружили, что это соединение также очень эффективно против другой группы бактерий, вызывающих трудноизлечимые инфекции. Интересно, что молекула действует, не нуждаясь в преодолении внешней клеточной стенки бактерий, что является препятствием для многих других соединений. Также выяснилось, что бактерии, спонтанно развивающие устойчивость к даробактину, по-видимому, теряют способность заражать своего хозяина.
Есть надежда, что это соединение может стать основой для нового эффективного лекарства. В этом случае нематода, в которой обитает P. khanii, пополнит растущий список неожиданных источников новых антибиотиков и противораковых препаратов. Вот некоторые другие:
Дно моря у Багамских островов
Поскольку многие лекарства были найдены в почве, исследователи также потратили много времени на поиск новых соединений на морском дне. Образцы морских отложений у островного государства Багамы в конце 1980-х годов дали потенциально интересные бактерии. Но потребовалось более десяти лет, чтобы установить, что они представляют собой новый отдельный вид — Salinispora tropica.
Затем исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что бактерии производят молекулу под названием салиниспорамид A. Они выяснили, что это соединение блокирует деградацию белков в различных типах раковых клеток и вызывает их гибель. Компания Nereus Pharmaceuticals превратила это соединение в противораковый препарат Маризомиб, который достиг третьей фазы клинических испытаний для лечения миеломы (рак крови) и глиобластомы (рак мозга).
Гипераридная пустыня Атакама
Пустыня Атакама в Южной Америке привлекла внимание исследователей из-за уникальных характеристик видов, которые процветают там, несмотря на, казалось бы, неблагоприятные условия. Экстремальная сухость в сочетании с высоким уровнем ультрафиолетового излучения, токсичными элементами и скудным содержанием углерода в почве создают среду, не сильно отличающуюся от марсианской. Выжить могут только микроорганизмы, выработавшие механизмы для работы в этих экстремальных условиях.
Исследователи из Великобритании и Чили годами работали с бактериями, найденными в пустыне Атакама, и идентифицировали несколько антибиотических соединений, таких как чаксапептины и чаксалактины. Эксперименты показали, что некоторые из этих молекул могут убивать микробы, такие как E. coli и вызывающий молочницу дрожжевой грибок Candida albicans, а также ограничивать способность раковых клеток проникать в ткани.
Муравьи-листорезы
Муравьи и другие насекомые практикуют «грибоводство» — они помогают грибам расти, чтобы использовать их в пищу или в качестве строительного материала. Исследователи из Великобритании и Южной Африки, изучавшие эти симбиотические отношения, обнаружили, что в них могут участвовать и бактерии. Чтобы защитить себя и свою пищу от инфекции, муравьи-листорезы поддерживают бактерии, производящие антибиотики.
В частности, они обнаружили, что бактерии Streptomyces formicae KY5 продуцируют формикамицины. Эти соединения могут убивать инфекционные микробы, устойчивые к обычным антибиотикам, такие как «супербактерия» MRSA (метициллин-резистентный Staphylococcus aureus). Более того, эксперименты показывают, что микробам труднее развить устойчивость к формикамицинам, чем к другим соединениям. Однако, несмотря на большой потенциал для разработки терапевтических препаратов, клинические испытания формикамицинов еще не начались.
Человеческий нос
Ваш нос полон жизни — и исследование немецких ученых того, что именно в нем обитает, привело к открытию, что бактерия Staphylococcus lugdunensis очень хорошо останавливает рост нескольких других антибиотико-резистентных видов. Это делает нос одной из первых линий защиты организма от вредных воздушно-капельных микробов.
Эксперименты на мышах показали, что S. lugdunensis производит соединение под названием лугдунин, которое предотвращает заражение MRSA. Хотя разработка терапевтического препарата все еще находится на ранних стадиях, полученные к настоящему времени результаты подтверждают потенциал лугдунина для лечения кожных инфекций.
Кровь комодского варана
Помимо прямого заимствования антибиотических соединений у природы, ученые также способны синтезировать искусственные. В 2017 году исследователи из США идентифицировали соединение с антибиотической активностью в крови комодского варана. Затем они смогли создать модифицированную синтетическую версию под названием DRGN-1, которая оказалась даже эффективнее исходного соединения.
DRGN-1 может быть особенно полезен, если его разработают в терапевтический агент, поскольку он одновременно уменьшает количество бактерий и ускоряет заживление раны. Хотя его разработка все еще находится на ранних стадиях, предварительные эксперименты на мышах показывают, что его стоит развивать.