Новое исследование поможет в борьбе с устойчивыми к лечению супербактериями
Исследователи из Университета Саймона Фрейзера изучают гены супербактерий, чтобы помочь в разработке новых эффективных методов лечения устойчивых к лекарствам бактериальных инфекций. Супербактерии — это вызывающие инфекции бактерии, устойчивые к лечению антибиотиками.
«Устойчивость к противомикробным препаратам возникает, когда болезнетворные бактерии находят способы преодолеть действие антибиотиков, которые мы используем для лечения инфекций», — говорит доцент Эми Ли из Департамента молекулярной биологии и биохимии SFU. Инициатива является совместной работой лабораторий Ли и Бринкмана в рамках междисциплинарной Инициативы по науке о данных в омике (OSDI) SFU. «Наша лаборатория пытается понять, как у бактерий развивается резистентность, потому что это делает препарат неэффективным», — говорит Ли.
Их обзор работ по идентификации генов, ассоциированных с патогенами у различных болезнетворных бактерий, и разработке новых антивирулентных препаратов опубликован в eBioMedicine.
Всемирная организация здравоохранения (WHO) назвала устойчивость к антибиотикам или противомикробным препаратам одной из главных глобальных угроз здоровью.
«Конечная цель нашего исследования — использовать современные технологии секвенирования и вычислительный анализ для открытия новых мишеней для лекарств, которые можно использовать для разработки новых препаратов для борьбы с бактериальными инфекциями», — говорит выпускница SFU и ведущий автор исследования Венус Лау.
Команда применила биоинформатику, используя хаб больших данных SFU, для проведения вычислительного анализа тысяч бактериальных геномов — от Escherichia coli до Vibrio cholerae.
«Бактериальный вид, который меня больше всего интересовал, — это Pseudomonas aeruginosa», — говорит Лау. — «Известно, что он обладает природной устойчивостью к препаратам благодаря своим клеточным мембранам».
«Лекарства с трудом проникают в эту бактерию, и со временем у неё, как правило, появляются другие механизмы устойчивости. Это сложный для лечения микроорганизм».
Бактерия P. aeruginosa может вызывать инфекции крови, лёгких (пневмонию) или других частей тела, особенно у тех, кто болен или восстанавливается после операции в больнице.
Лау отмечает, что некоторые из генов, обнаруженных командой при анализе различных патогенных бактерий, ранее не были охарактеризованы. «Часть нашего исследования заключалась в том, чтобы выяснить, какую функцию выполняют эти гены и как они отвечают за возникновение болезни и симптомов инфекции у людей».
Антивирулентная терапия вместо антибиотиков для лечения бактериальных инфекций
Альтернативный подход к лечению бактериальных инфекций антибиотиками для преодоления проблемы лекарственной устойчивости — использование антивирулентных препаратов.
Новые антивирулентные методы лечения работают на «обезоруживание» или подавление способности бактерии вызывать заболевание, не вызывая при этом развития резистентности. В отличие от них, антибиотики убивают бактерии, что по сути заставляет бактерии «давать отпор», вырабатывая лекарственную устойчивость.
«Антибиотики уничтожают бактерии, запуская процесс естественного отбора, в результате которого те немногие выжившие бактерии в популяции затем восстанавливают свою численность», — говорит научный сотрудник постдокторантуры по молекулярной биологии и биохимии SFU Патрик Тейлор. — «Бактерии, которых не убивают, очень хорошо умеют обмениваться генетическим материалом друг с другом, поэтому мы и имеем эту растущую глобальную проблему устойчивости к антибиотикам».
Антибиотики также уничтожают непатогенную микробиоту кишечника, или «хорошие бактерии» организма, что может иметь дополнительные негативные последствия для здоровья.
Тейлор говорит, что антивирулентные препараты могут смягчать течение болезни и снижать нагрузку на систему здравоохранения, уменьшая способность бактерий наносить ущерб хозяину, что даёт время иммунной системе человека для очистки от патогена.
Необходима дальнейшая работа по разработке антивирулентных препаратов, поскольку, по оценкам WHO, инфекции, связанные с устойчивостью к противомикробным препаратам, в настоящее время являются причиной более 700 000 смертей в год, а к 2050 году, по прогнозам, достигнут 10 миллионов смертей в год.