Вчені, можливо, виявили нову зброю в боротьбі із стійкими до антибіотиків суперкубами: препарати, які замерзають еволюцією бактерій у її слідах.
Антибіотикорезистентні бактерії - це ті мікроби, які якимось чином виживають навіть під натиском мегадруків, що мали намір їх вбити. Щорічно щонайменше 2,8 мільйона людей в США виловлюють одну з цих надсильних бактерій або стійких грибів, згідно з даними Центрів контролю та профілактики захворювань (CDC).
Один із способів еволюції бактерій стати антибіотикорезистентними - це відбирання вільно плаваючого генетичного матеріалу зі свого середовища. Потім вони включають відібрані гени у власну ДНК. Таким чином бактерії можуть збирати гени, що пролітають з мікробів, які вже стійкі, і, таким чином, самі набирати стійкість. Але бактерії не в змозі зловити незрозумілі шматочки ДНК без потрібного обладнання; "клопи" спочатку повинні ввести стан, який називається "компетентність", щоб створити механізми, необхідні для вибивання генетичного матеріалу з їх оточення.
Бактерії стають компетентними, коли їх піддають стресу, наприклад, коли вони піддаються антибіотикотерапії. Дослідження свідчать про те, що кілька поширених класів антибіотиків насправді призводять до поширення стійкості до антибіотиків, виштовхуючи бактерії в напружений стан. Але зараз нове дослідження бактерій Streptococcus pneumoniae наголосив на потенційному вирішенні цієї парадоксальної проблеми: препарати, які перешкоджають первинному розвитку бактерій.
Для дослідження, опублікованого у вівторок (3 березня) у журналі Cell Host & Microbe, дослідники поставили цю стратегію на тест у мишачій моделі та успішно заблокували кілька штамів S. pneumoniae від того, щоб стати компетентними і обмінятися генами всередині мишей. Бактерії, які зазвичай живуть у носі та горлі людини, можуть спричинити серйозні інфекції, якщо вони мігрують у кров, пазухи, вуха, легені чи тканини, що покривають головний чи спинний мозок, повідомляє CDC.
Антибіотики є єдиним доступним лікуванням цих інфекцій, але більш ніж у 30% випадків S. pneumoniae штами виявляються стійкими до одного або декількох антибіотиків. Якщо так звані "антиеволюційні" препарати виявляться безпечними для людини, можливо, ліки можуть допомогти запобігти появі більшої кількості штамів резистентності, вважають дослідники.
Припинення поширення
Дослідники обстежили понад 1300 ліків, щоб точно визначити, які з них можуть привести до компетенції. Результати вказали на 46 таких препаратів, включаючи антипсихотичні препарати, антимікробні препарати та антималярійний препарат. Незважаючи на те, що всі препарати різноманітні, ці препарати перешкоджають компетенції в низьких дозах через той самий механізм, виявили дослідники.
"Шлях компетентності вивчався десятиліттями, і ми знаємо всі ключові компоненти", - автори дослідження Ян-Віллем Венінг, професор кафедри фундаментальної мікробіології Швейцарського університету в Лозанні, та Арнау Доменах, докторальний дослідник у Венінгені лабораторії, повідомили Live Science в електронному листі.
Один ключовий компонент, відомий як протонно-рушійна сила (PMF), дозволяє клітині виробляти енергію, імпортувати поживні речовини та вантажі, що перевозяться в її організм. Коли бактерії переходять у цей компетентний стан, вони, як правило, викачують пептид під назвою CSP, який накопичується поза клітиною і запускає компетенцію (здатність захоплювати резистентні до антибіотиків клаптики), коли він накопичується за певний поріг.
Але піддаючись антиеволюційним препаратам, S. pneumoniae більше не може підтримувати нормальний PMF, і транспортер, який зазвичай викачує несправності CSP. "Оскільки шлях до компетенції жорстко регламентований, якщо CSP не експортується, вираження ключових сполук блокується, а компетентність пригнічується", - сказали Доменах та Венінг.
Автори перевірили дію виділених препаратів - протимікробних, антипсихотичних та антималярійних - на культивовані S. pneumoniae і виявили, що всі вони блокували компетенцію, порушуючи цей компонент PMF. Вони знайшли однакові результати і в живих мишах, і в клітинах людини в лабораторних посудах.
"Краса цієї роботи полягає в тому, що ми знайшли кілька сполук ..., які можуть трохи порушити ПМФ, не впливаючи на нормальний ріст клітини", - додали Доменах та Венінг.
"Це порушує ріст бактерій, які сприяють відбору для стійкості", - сказав Ендрю Рид, професор екології та біології хвороб Державного університету Пенсільванії, який не брав участі в дослідженні. Якщо наркотики можуть блокувати компетентність, не спонукаючи клітини до розвитку резистентності, "тоді клопи залишатимуться чутливими" до лікування антибіотиками, сказав він.
Подальші дослідження знадобляться для того, щоб визначити, чи можна реально застосовувати "антиеволюційні" препарати в поєднанні з антибіотиками для запобігання поширенню резистентності до антибіотиків ", - зазначають автори у своїй роботі. "Наступними нашими кроками буде перевірка, чи конкретні для них Streptococcus pneumoniae або якщо вони також можуть блокувати здобуття резистентності до інших людських патогенів ", - сказали Доменах та Венінг Live Science. Читайте, що філософія деривації еволюції для запобігання резистентності повинна переноситись на інших помилок, але точні цілі наркотиків можуть відрізнятися між ними.
Розробляючи препарати для людського вживання, вченим доведеться бути розумними в розробці клінічних випробувань, додав Ред. "Це" захист терапевтичного "препарату, а не сам терапевтичний," означає, що метою цих препаратів було б не лікування людей, скажімо, а замість цього запобігання резистентності, сказав він.
"Замість того, щоб прагнути вбивати помилок", оскільки багато груп прагнуть досягти нових антибіотичних препаратів, "це намагається зупинити введення генетичної зміни, на яку може діяти селекція". Прочитане сказане. "Для мене чудові перші кроки - підемо".
