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
- Исследователи взяли стандартную компьютерную модель метаболизма E. coli и добавили в нее сотни реакций, повышающих производство АФК.
- С помощью тысяч симуляций они определили гены, предположительно вовлеченные в этот процесс.
- 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:
- Использование молекулярных скрининговых технологий для точного определения соединений, усиливающих производство АФК.
- 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.
