В силе ретро: уникальный эффект «забытого» антибиотика поможет бороться с супербактериями
- Статьи
- Наука и техника
- В силе ретро: уникальный эффект «забытого» антибиотика поможет бороться с супербактериями
Российские ученые впервые описали механизм действия мощного антибиотика, который более полувека оставался загадкой. Открытый в 1957 году в Германии боттромицин А2 доказал эффективность против опасных инфекционных возбудителей, от которых не могли помочь другие препараты. Однако разработать лекарства без необходимых знаний о действующем веществе не удавалось. Полученные в России данные позволяют не только довести до конца начатую работу, но и открывают путь к созданию целого класса антибиотиков на новых принципах.
Механизм действия боттромицина
Специалисты Сколтеха вместе с сотрудниками Курчатовского института открыли механизм действия антибиотика боттромицин А2. Это вещество впервые было получено еще в 1957 году в Германии и показало способность убивать те патогены, против которых другие препараты были бессильны. Однако в исходном виде молекула была нестабильна в крови, поэтому сделать из нее полноценное лекарство до сих пор не удалось. Чтобы решить эту проблему, соединение можно было бы модифицировать, но ученые до конца не понимали, как именно оно воздействует на бактерии, поэтому завершить работу не смогли. Полученные данные открывают путь к созданию препарата против резистентных штаммов микробов, а также целого класса новых антибиотиков с аналогичным механизмом действия.
— Мы провели множество экспериментов и установили точный механизм действия боттромицина А2, причем он оказался отличен от всех ранее предлагавшихся вариантов. Более того, этот механизм — совершенно новый и даже уникальный в сравнении с механизмами действия всех известных антибиотиков, чем отчасти объясняется долгое время, которое ушло на его открытие, — сказала аспирант Сколтеха Инна Волынкина.
Оказалось, что боттромицин вредит бактериям необычным образом. Белки в клетке образуются из аминокислот рибосомой. Другие антибиотики взаимодействуют с нею, нарушая тем самым синтез белка, но боттромицин связывается не с самой рибосомой, а с транспортировщиком одной конкретной аминокислоты — глицина. Таким образом, предотвращается доставка необходимого строительного материала белков к аппарату их сборки, вследствие чего жизненные процессы болезнетворной бактериальной клетки нарушаются.
— Наше исследование продемонстрировало, что боттромицин А2 обладает уникальным механизмом ингибирования синтеза белка: он селективно блокирует трансляцию исключительно в тех случаях, когда требуется встраивание глицина. Это открытие не только расширяет фундаментальные представления о взаимодействии антибиотиков с бактериальными клетками, но и открывает новые перспективы для разработки противомикробных препаратов с целенаправленным механизмом действия, — сказала старший научный сотрудник отделения молекулярной и радиационной биофизики НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ Елена Полесскова.
Уникальность механизма действия боттромицина делает маловероятным появление перекрестной устойчивости к другим антибиотикам, из-за чего вещество перспективно для разработки лекарственных препаратов нового поколения. Вдобавок, не исключено, что в природе встречаются и другие молекулы, работающие по таким же (либо аналогичным) механизмам, что открывает новые горизонты для исследователей.
— Закономерным следующим шагом станет целенаправленная, рациональная разработка модификаций молекулы боттромицина, которые сделают ее более стабильной и пригодной для лекарств. В данный момент мы уже продумываем стратегии синтеза соединений на основе данного вещества. Надеемся, скоро в арсенале врачей появится новый эффективный препарат для борьбы с патогенными бактериями, — сказала Инна Волынкина.
Как преодолеть резистентность
Скорость и вероятность возникновения резистентности к антибиотикам во многом зависят от того, насколько «удобна» мишень для мутаций. Если препарат воздействует на жизненно важный и эволюционно консервативный элемент бактериальной клетки, то выработка устойчивости либо становится крайне затрудненной, либо сопровождается резким падением жизнеспособности микроорганизма. Именно поэтому сегодня поиск новых лекарств всё чаще фокусируется на таких плохо «обходных» мишенях. Поэтому работа российских ученых выглядит особенно актуальной на фоне глобального кризиса антибиотикорезистентности, пояснил «Известиям» руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета Альберт Ризванов.
— Мишень боттромицина A2 действительно относится к числу высококонсервативных. Транспортные РНК и система доставки аминокислот к рибосоме — это один из самых древних и фундаментальных уровней клеточной биологии, практически не изменившийся в ходе эволюции бактерий. Глициновая тРНК и связанные с нею процессы критически важны для синтеза белка, а любые серьезные мутации в этой системе, как правило, несовместимы с нормальным ростом и выживанием клетки, — сказал ученый.
Боттромицин и его будущие производные особенно перспективны не только как самостоятельные препараты, но и как компоненты комбинированной терапии, где несколько антибиотиков одновременно бьют по разным, принципиально важным и слабо мутируемым мишеням, добавил он.
Введение в практику препарата с новым механизмом действия, особенно такого, к которому затруднено развитие устойчивости, — это очень важное научное событие, уверен ведущий эксперт рынка НТИ «Хелснет» и союза «Здоровье здоровых», врач Андрей Мартюшев–Поклад.
— Однако от успешного эксперимента до клинического применения антибиотика лежит пропасть. И главные препятствия для выхода на рынок связаны с побочными эффектами. Увы, очень многие эффективные антибиотики оказывают токсичное действие на близких родственников бактерий, обитающих в наших клетках, — на митохондрии. А это значит, что они нарушают выработку энергии и другие жизненно важные функции митохондрий, — сказал медик.
Поэтому открытие ученых не гарантирует успеха в создании новых препаратов на основе боттромицина. Главное — понять, насколько токсичными они будут для митохондрий человека, резюмировал эксперт.
Открытие механизма действия боттромицина А2 — большой научный успех, так как это открывает путь к созданию нового класса антибактериальных лекарственных средств и позволит получить новое оружие против инфекции в арсенале врачей, резюмировал замдиректора Института медицины и медицинских технологий НГУ по биомедицинским разработкам и фармации Михаил Хвостов.
