Ученые исследуют механизмы антибактериального действия серебра
Серебро веками использовалось как противомикробное средство. Современная медицина применяет его в повязках для ожогов, для обработки катетеров и борьбы с устойчивыми к антибиотикам "супербактериями". Однако молекулярные механизмы его действия и развития резистентности до конца не изучены.
Новое исследование ученых из Университета Калгари позволило создать первую генетическую карту генов, связанных с устойчивостью или чувствительностью к серебру у бактерии E. coli.
Идентификация генов и механизмов
Команда провела химико-генетический скрининг "библиотеки" из 4000 мутантных штаммов E. coli, в каждом из которых был "выключен" уникальный ген. Были идентифицированы гены, проявляющие устойчивость или чувствительность к серебру.
"Наше исследование первым оценивает генетический ответ клеток, растущих в присутствии серебра, и предоставляет список генов резистентности и токсичности, сопоставленных с биологическими процессами", — говорит доктор Рэймонд Тернер.
Натали Гугала, аспирантка Тернера, сопоставила все 225 выявленных генов с соответствующими биологическими путями, включая транспорт металлов через клеточную стенку, производство энергии и регуляцию клетки.
"Мы показали, что серебро, вероятно, действует на бактерии несколькими путями", — отмечает доктор Гордон Чуа. — "Наше исследование выявило новые гены и молекулярные механизмы, вовлеченные в токсичность серебра, а также резистентность к нему".
Персонализированный подход и устойчивость
Исследование соответствует концепции "Персонализированного здоровья на молекулярном уровне", направленной на минимизацию антибиотикорезистентности.
"Нам нужно понимать, как работает серебро, если мы собираемся продолжать его использовать и разрабатывать новые противомикробные средства на его основе", — подчеркивает Тернер.
Определение механизмов действия серебра и других металлов (меди, галлия) может привести к улучшению терапий. Добавление металла к традиционному, но уже неэффективному антибиотику, может восстановить его действенность.
"Я предвижу использование индивидуально разработанных металл-антимикробных средств вместе с антибиотиками", — говорит Тернер. Такой подход может привести к идентификации маркерных генов для подбора специфической металл-антимикробной терапии, адаптированной для лечения отдельных пациентов.
Широкое использование наночастиц серебра в потребительских товарах (одежде, бытовых предметах) вызывает опасения по поводу развития устойчивости к серебру, аналогичной устойчивости к антибиотикам.
"Нам нужно быть уверенными, что мы используем эти металлы в подходящих условиях", — говорит Гугала. — "Если мы знаем, как они работают, мы сможем лучше предотвратить их нецелевое использование".
Методология исследования
Скрининг проводился с помощью робота для автоматизированной обработки планшетов с бактериальными колониями в лаборатории Чуа. Программное обеспечение для "оценки колоний" измеряло различия в росте. Штаммы с делецией генов, связанных с чувствительностью к серебру, образовывали более крупные колонии, а с делецией генов устойчивости — более мелкие.
Команда использовала новый подход с хроническим, нелетальным воздействием серебра, в отличие от большинства предыдущих исследований, использовавших острые летальные дозы.
Исследование "Using a Chemical Genetic Screen to Enhance Our Understanding of the Antibacterial Properties of Silver" опубликовано в журнале Genes.