Новый онлайн-инструмент ускорил открытие десятков потенциальных антибиотиков

Новый веб-инструмент ускоряет открытие препаратов для уничтожения грамотрицательных бактерий, ответственных за подавляющее большинство устойчивых к антибиотикам инфекций и смертей. Инструмент также показывает, как дискретные химические изменения могут превратить препараты, убивающие другие бактерии, в лекарства против грамотрицательных инфекций. Команда доказала работоспособность системы, модифицировав препарат против грамположительных бактерий и протестировав его против трёх разных грамотрицательных патогенов при сепсисе у мышей. Препарат был успешен в каждом случае.

Исследователи сообщают о своих результатах в журнале Nature Microbiology.

Проблема грамотрицательных бактерий

«Очень сложно найти новые антибиотики для грамотрицательных патогенов, потому что у этих бактерий есть дополнительная мембрана, внешняя мембрана, которая очень хорошо защищает от проникновения антибиотиков», — сказал профессор химии Университета Иллинойса Пол Хергенротер, руководивший исследованием.

Проблема настолько серьёзна, что за последние 50 лет Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) не одобрило ни одного нового класса препаратов для борьбы с грамотрицательными бактериями, отметил Хергенротер.

Принцип работы инструмента eNTRyway

Новое приложение, названное eNTRyway, может быстро оценивать потенциальные лекарственные соединения, чтобы определить, обладают ли они молекулярными характеристиками, которые позволят им преодолеть мембрану и накопиться внутри грамотрицательных бактерий.

Инструмент, разработанный аспирантом Брайоном Дроуном, также может указывать способы модификации существующих препаратов — например, тех, что известны своей эффективностью против грамположительных бактерий — для превращения их в мощные средства против грамотрицательных патогенов.

Доказательство концепции

В качестве демонстрации этой возможности постдокторант и соавтор исследования Эрика Паркер использовала инструмент для идентификации уже применяемого против грамположительных инфекций препарата, который — с базовой химической модификацией — потенциально можно превратить в средство против грамотрицательных бактерий. Добавив к препарату положительно заряженную химическую группу, известную как амин, Паркер создала соединение. Дальнейшие тесты показали, что оно накапливается в грамотрицательных бактериях и эффективно против нескольких типов грамотрицательных инфекций у мышей.

Процесс идентификации соединения и его модификации занял всего несколько недель, сказал Хергенротер.

Перспективы и выводы

На сегодняшний день Хергенротер и его коллеги уже идентифицировали более 60 антибиотиков, эффективных только против грамположительных бактерий, но которые можно преобразовать в препараты для борьбы с грамотрицательными инфекциями. Эти соединения убивают бактерии различными способами. Вновь созданный препарат, известный как Debio-1452-NH₃, нарушает синтез жирных кислот в бактериальных, но не в клетках млекопитающих.

Хергенротер заявил, что новый инструмент ускорит процесс открытия лекарств для борьбы с растущей проблемой устойчивых к антибиотикам инфекций.