Ученые одержали победу в войне с устойчивыми к антибиотикам бактериями

Команда ученых одержала победу в борьбе с устойчивыми к антибиотикам «супербактериями». Они достигли этого не путем создания нового антибиотика, а путем вмешательства в метаболизм бактерий (E. coli), сделав их более уязвимыми к существующим препаратам. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.

Стратегия: атаковать метаболизм

Ученые из Гарвардского института Висса и Бостонского университета использовали компьютерное моделирование и биотехнологии, чтобы нацелиться на ключевой аспект бактериального метаболизма — производство АФК (активных форм кислорода).

  • АФК, такие как супероксид и перекись водорода (H2O2), — это естественные побочные продукты метаболизма.
  • В больших количествах они повреждают и могут убить клетку. Ранее было показано, что некоторые антибиотики убивают бактерии, отчасти за счет увеличения производства АФК.

Метод: от модели к эксперименту

  1. Исследователи взяли стандартную компьютерную модель метаболизма E. coli и добавили в нее сотни реакций, повышающих производство АФК.
  2. С помощью тысяч симуляций они определили гены, предположительно вовлеченные в этот процесс.
  3. Лабораторные эксперименты подтвердили предсказания модели с точностью 80-90%.

Результат: повышенная уязвимость

Ученые удалили серию генов, что привело к увеличению выработки АФК внутри самой бактериальной клетки. Затем они обработали такие ослабленные клетки антибиотиками и биоцидами (например, отбеливателем), которые убивают, повышая уровень АФК.

  • Результат: клетки с нарушенным метаболизмом погибали с гораздо более высокой скоростью.

«Нам критически необходимы новые стратегии для усиления нашего арсенала антибиотиков», — сказал старший автор работы Джим Коллинз.

Перспективы

Следующие шаги команды:

  1. Использование молекулярных скрининговых технологий для точного определения соединений, усиливающих производство АФК.
  2. Тестирование этого подхода на других бактериях, например, на микобактериях, вызывающих туберкулез.

«В глобальном кризисе устойчивости к антибиотикам нет волшебной пули... и все же есть огромная надежда на такие новаторские подходы системной биологии», — отметил Дон Ингбер, основатель Института Висса.