Новый антибиотик из сорняков
Исследователи в рамках проекта Швейцарского национального научного фонда (SNSF) обнаружили новые химические вещества с антибиотической активностью в ранее малоизученной среде — на листьях обычного полевого сорняка. Полученные данные показывают, что этот микрокосм содержит множество ещё неизвестных природных соединений, которые могут привести к созданию новых лекарств.
Многие современные антибиотики были разработаны на основе природных продуктов, которые бактерии производят для защиты от других бактерий. Раньше их искали в основном в почве. Теперь Юлия Форхольт и Йорн Пиль из Института микробиологии ETH Zurich обратились к совершенно другой экосистеме: поверхности листьев растений. В рамках Национальной исследовательской программы "Устойчивость к антимикробным препаратам" (NRP 72), финансируемой SNSF, учёные исследуют бактериальные штаммы с поверхности листьев Arabidopsis thaliana (резуховидки Таля), растущей в дикой природе.
Этот микрокосм, известный как филлосфера, беден питательными веществами. "Это создаёт интенсивное конкурентное давление, — говорит Юлия Форхольт. — В результате бактерии производят разнообразные вещества, позволяющие им защищать свою среду обитания". Несмотря на скудные ресурсы, филлосфера заселена большим количеством организмов. Исследователи изучили более 200 бактериальных штаммов, встречающихся на распространённой резуховидке.
Разнообразные антибиотические эффекты среди бактерий
Геномы штаммов были расшифрованы, но до сих пор почти не анализировались целенаправленно. "Мы применили биоинформатические методы для исследования генетических кластеров, которые могут контролировать производство веществ и, следовательно, оказывать влияние на другие бактерии", — говорит Форхольт. Чтобы выяснить точную природу этих эффектов, исследователи провели параллельные тесты в лаборатории: они обнаружили 725 антибиотических взаимодействий между различными штаммами, которые препятствуют размножению некоторых бактерий.
"Главный вопрос, очевидно, заключался в том, обнаружили ли мы просто природные продукты, известные из других сред обитания, или же наткнулись на соединения с совершенно новыми характеристиками", — говорит Йорн Пиль. Это имеет важное значение для поиска новых антибиотиков с механизмами действия, отличными от современных препаратов, что может помочь преодолеть существующую устойчивость к антибиотикам.
Совершенно новое соединение — вероятно, одно из многих
Чтобы определить, являются ли обнаруженные вещества новыми антибиотиками, учёным пришлось детально изучить их химический состав. Они сделали это для генетических кластеров и соединений одного особенно продуктивного бактериального штамма — Brevibacillus sp. Leaf182. В результате было обнаружено несколько химических веществ с антибиотической активностью. Одно из них, названное исследователями макробревин, обладало совершенно новой химической структурой.
"Теперь нам нужно выяснить, эффективны ли макробревин и другие вновь обнаруженные вещества также против бактерий, вызывающих заболевания у людей", — говорит Пиль. Это захватывающая возможность, но ещё более захватывающим, по его словам, является доказательство того, что относительно неисследованная филлосфера всё ещё содержит множество антибиотически активных природных продуктов, которые предстоит открыть: "Я не сомневаюсь, что эта невероятно разнообразная экосистема предоставит медицинской науке много новых подходов. Наши выводы подтверждают, что стоит расширять поиск антибиотиков в природе".