Идентификация ферментов для борьбы с супербактериями

В ответ на тревожный рост устойчивых к антибиотикам супербактерий, таких как MRSA, ученые разрабатывают альтернативные методы терапии. Одно из давно рассматриваемых решений — использование литических ферментов, которые атакуют бактерии, разрушая их клеточные стенки.

Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Biology от IOP Publishing, представляет новый метод, позволяющий идентифицировать литические ферменты с оптимальными бактерицидными характеристиками.

Исторический контекст

Еще в 1923 году Александр Флеминг заметил, что вещество в образцах слизи (литические ферменты) способно убивать бактерии. Однако успех антибиотиков оставил это открытие в тени. Сейчас, с ростом устойчивости к антибиотикам, интерес к литическим ферментам возрождается. В отличие от антибиотиков, большинство литических ферментов убивают лишь ограниченный спектр бактерий, что позволяет точечно воздействовать на супербактерии, потенциально сохраняя полезную микрофлору.

Новый метод исследования

Количественные биологи Джошуа Вайц и Габриэль Митчелл из Технологического института Джорджии совместно с биохимиком Дэниелом Нельсоном из Университета Мэриленда разработали метод для определения скорости, с которой эти ферменты разрушают клеточные стенки, что приводит к гибели бактерий на микроскопическом уровне.

Исследователи провели аналогию: разрушение клеточной стенки из-за внутреннего давления бактерии подобно снятию проволоки с взболтанной бутылки шампанского.

Суть метода

Ученые измеряли количество света, проходящего через бактериальный раствор. Этот подход аналогичен тому, как астрофизики используют измерения света от далеких галактик для изучения процессов на совершенно ином масштабе. Измеряя, как литические ферменты химически осветляют мутный раствор живых бактерий, команда смогла предсказать процессы на клеточном уровне, лежащие в основе гибели бактерий.

Для преодоления технических сложностей в количественной оценке микроскопических бактерицидных свойств литических ферментов исследователи впервые применили математическую теорию обратных задач. Также им удалось оценить, в какой степени генетически идентичные бактерии могут быть неодинаково восприимчивы к действию литических ферментов.

Перспективы

Ученые считают, что этот метод — первый шаг к созданию «технологии нажатия кнопки», которая ускорит разработку и инженерию ферментов с высокой активностью для клинического использования против широкого спектра опасных супербактерий.