Бактерии могут стать мощным оружием против устойчивости к антибиотикам
Некоторые почвенные бактерии не только устойчивы к антибиотикам, но и могут «поедать» их, используя как питание для роста. Это открытие может быть использовано для очистки окружающей среды от лекарств — основной причины появления супербактерий.
Почему антибиотики — хорошая «закуска»
С точки зрения бактерии, антибиотик — это источник жизненно важных элементов: углерода, водорода, кислорода и азота. Большинство антибиотиков созданы или получены из почвенных грибов и бактерий, поэтому их соседям логично использовать эти соединения в пищу.
Ученые выяснили, как бактерии поедают пенициллин. Это двухэтапный процесс:
- Бактерия обезвреживает антибиотик, разрывая ключевую часть молекулы — β-лактамную «боевую головку». После этого оставшаяся часть пенициллина безвредна.
- Бактерия отрывает кольцевую часть молекулы и с помощью специальных ферментов расщепляет её, чтобы съесть фрагменты.
Понимание этих ферментов позволяет разрабатывать стратегии защиты. Устойчивые к антибиотикам бактерии вызывают тяжелые заболевания у более чем 2 миллионов американцев ежегодно, приводя к более чем 20 000 смертей. Лечение таких инфекций обходится экономике США в $20 млрд (прямые затраты) и $35 млрд (потери производительности).
Использование микробов для очистки от загрязнений
Одна из главных причин устойчивости — загрязнение земли и воды антибиотиками из-за стоков с ферм, фармацевтических отходов и сбросов производителей. Биоремедиация (использование живых организмов для очистки) может стать решением.
В качестве доказательства концепции гены, ответственные за «поедание» пенициллина у почвенных бактерий, были перенесены в безвредные лабораторные штаммы E. coli, превратив их в микробов, потребляющих антибиотик.
Ключевое открытие: для этого процесса необходимы две отдельные группы генов, работающие вместе:
- Ген устойчивости к антибиотикам, чтобы разорвать токсичную β-лактамную «головку».
- Фермент, ответственный за удаление кольца из пенициллина, чтобы его можно было съесть.
Это позволяет создавать новые штаммы безвредных бактерий для удаления антибиотиков из окружающей среды. Это не означает, что можно бесконтрольно использовать лекарства, но дает безопасный способ сдержать распространение устойчивости в будущем.