Нанотехнологии усиливают борьбу с супербактериями
Журнал Nature Nanotechnology (12 октября) сообщает, как учёные из Лондонского центра нанотехнологий (LCN) в Университетском колледже Лондона используют новый наномеханический подход для изучения механизма действия ванкомицина — одного из немногих антибиотиков, эффективных против устойчивых инфекций, таких как MRSA. Исследователи под руководством доктора Рейчел Маккендри и профессора Габриэля Эппли разработали сверхчувствительные зонды, способные дать новое представление о работе антибиотиков, что открывает путь к созданию более эффективных лекарств.
В ходе исследования команда использовала массивы кантилеверов — крошечных рычажков шириной с человеческий волос — для изучения процесса связывания ванкомицина с поверхностью бактерий, происходящего в организме. Учёные покрыли массив кантилеверов мукопептидами бактериальных клеточных стенок и обнаружили, что прикрепление антибиотика создаёт поверхностное напряжение, которое можно зафиксировать по микроскопическому изгибу рычажков. Предполагается, что это напряжение способствует разрушению клеточных стенок и гибели бактерий.
Междисциплинарная команда также сравнила взаимодействие ванкомицина с чувствительными и устойчивыми штаммами бактерий. «Супербактерии» устойчивы к антибиотикам из-за простой мутации, удаляющей одну водородную связь в структуре их клеточных стенок. Это небольшое изменение примерно в 1000 раз затрудняет прикрепление антибиотика к бактерии, делая его практически неспособным нарушить структуру клеток и, следовательно, терапевтически неэффективным.
«Наблюдается тревожный рост устойчивых к антибиотикам внутрибольничных "супербактерий", таких как MRSA и ванкомицин-резистентные энтерококки (VRE). Это серьёзная глобальная проблема здравоохранения, стимулирующая разработку новых технологий для исследования антибиотиков и их механизмов действия», — заявила доктор Маккендри.
«Клеточная стенка этих бактерий ослабляется антибиотиком, что в конечном итоге убивает их. Наши исследования с сенсорами-кантилеверами показывают, что клеточная стенка разрушается за счёт комбинации локального связывания антибиотика с мукопептидом и пространственной механической связности этих событий. Изучение как связывания, так и механического воздействия на структуру клеток может привести к созданию более мощных и эффективных антибиотиков в будущем», — добавила она.
«Эта работа в LCN демонстрирует эффективность кремниевых кантилеверов для применения в скрининге лекарств, — отметил профессор Габриэль Эппли, директор LCN. — По данным Агентства по охране здоровья, в 2007 году только в Англии было зарегистрировано около 7000 случаев MRSA и более тысячи случаев VRE. В последние десятилетия внедрение новых антибиотиков сократилось до минимума, но без эффективных препаратов число этих смертельных инфекций будет расти».
Цитирование: Статья «Nanomechanical Detection of Antibiotic Mucopeptide Binding in a Model for Superbug Drug Resistance» опубликована в Nature Nanotechnology 12 октября 2008 года.
Источник: Университетский колледж Лондона.