Борьба с устойчивыми к лекарствам микробами

Некоторые патогены могут адаптироваться к присутствию обычно смертельных для них препаратов, и такие устойчивые к антибиотикам микробы стали бичом больниц по всему миру. Открытие новых антибиотиков — трудоёмкий процесс, но исследование команды под руководством И Янь Ян из Института биоинженерии и нанотехнологий A*STAR (Сингапур) и Джеймса Хедрика из Исследовательского центра IBM Almaden (США) может дать новую жизнь существующим лекарствам.

Один из стандартных механизмов защиты бактерий, таких как Pseudomonas aeruginosa, включает повышенную выработку белков, которые выводят или расщепляют молекулы лекарств. Полимеры, которые прилипают к бактериальным мембранам и разрушают их, предлагают альтернативный способ уничтожения устойчивых клеток. Однако в высоких концентрациях эти полимеры могут также повреждать клетки организма-хозяина. Команда Ян и Хедрика исследовала, может ли комбинация полимеров и антибиотиков предложить более безопасную альтернативу, использующую сильные стороны обоих подходов.

Они создали два разных полимера — которые они соединили с витамином E, стандартным компонентом рациона человека — с химическими свойствами, позволяющими им проникать через клеточные мембраны. Оба оказались более токсичными для микробов, чем те же полимеры без витамина E, эффективно убивая P. aeruginosa, а также два других патогена — бактерию Staphylococcus aureus и грибок Candida albicans. Микроскопический анализ показал, что полимеры работали, проделывая отверстия во внешних мембранах бактериальных и грибковых клеток. Важно, что ни одно из этих соединений не оказалось серьёзно токсичным для эритроцитов крыс в эффективных дозах, что говорит об их относительной специфичности к патогенным мишеням.

Затем команда оценила, могут ли такие полимерные конструкции усилить антибиотики, которые обычно теряют эффективность против P. aeruginosa. Они взяли наиболее эффективную против этой бактерии форму полимера, связанного с витамином E, и объединили её с антибиотиками доксициклином, стрептомицином или пенициллином G. Хотя все три антибиотика получили усиление от комбинации с полимером, наибольший потенциал показал доксициклин, доказавший способность эффективно уничтожать бактерии при очень низких концентрациях как самого препарата, так и полимера. Эта комбинация также, по-видимому, создавала большее количество отверстий на поверхности бактериальной клетки, несмотря на то, что доксициклин сам по себе обычно не повреждает внешнюю мембрану.

Исследователи предполагают, что двойная атака даёт доксициклину быстрый доступ во внутреннюю часть клетки, тем самым подавляя микроб до того, как у него появится возможность устранить препарат. «Эти синергетические комбинации могут предоставить многообещающий способ борьбы с множественной лекарственной устойчивостью», — заключает Ян.