Новый антибиотик из «темной материи» микробов может стать мощным оружием против супербактерий
Новый мощный антибиотик, выделенный из ранее недоступных для изучения бактерий, способен бороться с патогенными бактериями, включая мультирезистентные «супербактерии». Антибиотик, названный Clovibactin, убивает бактерии необычным способом, что затрудняет развитие у них резистентности.
Исследователи из Утрехтского университета, Боннского университета (Германия), Немецкого центра исследования инфекций (DZIF), Северо-Восточного университета Бостона (США) и компании NovoBiotic Pharmaceuticals (Кембридж, США) представили открытие Clovibactin и его механизма действия в журнале Cell.
Острая необходимость в новых антибиотиках
Антимикробная резистентность — серьёзная проблема. «Нам срочно нужны новые антибиотики для борьбы с бактериями, которые становятся всё более устойчивыми к большинству клинически используемых препаратов», — говорит доктор Маркус Вейнгарт из Утрехтского университета.
Открытие новых антибиотиков — сложная задача. «Clovibactin отличается, — отмечает Вейнгарт. — Поскольку он был выделен из бактерий, которые раньше нельзя было культивировать, патогены не сталкивались с таким антибиотиком и не успели выработать устойчивость».
Антибиотик из бактериальной «темной материи»
Clovibactin был открыт компанией NovoBiotic Pharmaceuticals и микробиологом профессором Кимом Льюисом. Они использовали устройство iCHip для культивирования «некультивируемых» бактерий, которые составляют 99% всех бактерий и ранее были недоступны.
Антибиотик был выделен из бактерии E. terrae ssp. Carolina, обнаруженной в песчаной почве Северной Каролины. Исследования показали, что Clovibactin эффективен против широкого спектра патогенов и успешно вылечил мышей, инфицированных супербактерией Staphylococcus aureus.
Широкий спектр мишеней и необычный механизм
Clovibactin атакует не одну, а три разные молекулы-предшественника, необходимые для построения клеточной стенки бактерий. «Многоцелевой механизм атаки блокирует синтез клеточной стенки одновременно в нескольких позициях. Это повышает активность препарата и значительно увеличивает устойчивость к развитию резистентности», — объясняет профессор Таня Шнайдер из Боннского университета.
Клеткообразная структура
С помощью метода твердотельного ЯМР команда Вейнгарта выяснила, как именно Clovibactin блокирует синтез. «Clovibactin обхватывает пирофосфат, как плотно сидящая перчатка. Подобно клетке, которая заключает в себя мишень», — говорит учёный. Отсюда и название: от греческого слова «Klouvi» (клетка).
Ключевой аспект: Clovibactin связывается только с неизменяемым пирофосфатом, общим для всех мишеней, игнорируя их вариабельные сахаро-пептидные части. «Поскольку Clovibactin связывается только с консервативной частью мишеней, бактериям гораздо сложнее развить устойчивость. В наших исследованиях мы не наблюдали никакой резистентности к нему».
Фибрилы захватывают мишени
Связав молекулы-мишени, Clovibactin самоорганизуется в крупные фибриллы на поверхности бактериальных мембран. Эти фибриллы стабильны и удерживают мишени столько, сколько необходимо для уничтожения бактерии.
«Поскольку эти фибриллы образуются только на бактериальных, а не на человеческих мембранах, они, вероятно, объясняют, почему Clovibactin избирательно повреждает бактериальные клетки, не будучи токсичным для человеческих», — говорит Вейнгарт. Это открывает потенциал для создания улучшенных терапевтических средств, убивающих патогены без развития резистентности.