Разработаны молекулы для нового класса антибиотиков, способных преодолевать устойчивость бактерий

Исследователи из лаборатории профессора химии UCSB Гильермо Базана около десяти лет назад столкнулись с неожиданным эффектом: соединения, разрабатываемые для получения энергии из бактерий (сопряженные олигоэлектролиты, COE), вместо этого убивали микробы. Это наблюдение легло в основу создания нового класса антибиотиков, которые показывают широкую эффективность и могут обходить проблему лекарственной устойчивости.

Глобальная проблема устойчивости

Устойчивость к противомикробным препаратам (AMR) — это глобальная проблема. В 2019 году с AMR были напрямую связаны 1,3 млн смертей в мире. Смертность от инфекций, вызванных некоторыми устойчивыми бактериями, может быть более чем в три раза выше, чем от неустойчивых штаммов. При этом, по словам Базана, в то время как против рака ведется около 1300 клинических испытаний, новых антибиотиков — лишь 27.

Широкий спектр действия и высокая избирательность

Исследования, опубликованные в Science Translational Medicine, Journal of Medicinal Chemistry и Chemical Communications, демонстрируют эффективность COE против различных бактерий.

Против Mycobacterium abscessus (Mab):

• COE оказались эффективнее контрольных антибиотиков амикацина и имипенема в экспериментах in vitro и in vivo.
• Механизм: COE вызывают «ремоделирование» бактериальной мембраны, нарушая несколько ее важных функций одновременно. Это делает развитие устойчивости у бактерий в 10–1000 раз менее вероятным по сравнению с обычными антибиотиками.
• COE способны проникать внутрь фагоцитов, чтобы убить скрывающиеся там бактерии, не повреждая сами клетки млекопитающих.

Против Pseudomonas aeruginosa и биопленок:

• COE показали эффективность против P. aeruginosa, устойчивой бактерии, образующей биопленки.
• COE способны убивать бактерии в уже сформированных биопленках и препятствовать их образованию.

Безопасность и селективность

В отличие от детергентов, которые неселективно разрушают мембраны, COE высоко избирательны к бактериальным мембранам.

• Исследования (Chemical Communications) показывают, что антибактериальное действие COE не связано напрямую с проницаемостью мембраны, что указывает на новый механизм.
• Молекулы COE были оптимизированы для баланса между эффективностью против бактерий и безопасностью для клеток млекопитающих.
• В моделях инфекций мыши хорошо переносили лечение COE.

Перспективы

Исследования продолжаются при поддержке международных коллабораций (Сингапурский центр наук об окружающей среде и жизни, Фонд муковисцидоза, Институт Уолтера Рида). Молекулы требуют дальнейшей доработки перед клиническими испытаниями, но предварительные результаты обнадеживают. COE могут стать основой для безопасных и эффективных методов лечения самых устойчивых бактериальных инфекций.