Несмотря на то, что проблема устойчивых бактерий становится все более актуальной в мире, специалистам продолжительное время не удавалось найти принципиально новый антибиотик. Разработки велись, в основном, для модификации уже известных лекарств, к каждому из которых большинство опасных бактерий легко вырабатывали устойчивость.
При этом, как часто и бывает, большое открытие лежало буквально под ногами. Teixobactin был обнаружен в почве. Удивительным является не только обнаружение нового антибиотика, но и сам революционный подход к исследованию, позволивший его обнаружить.
iChip – так назвали методику, позволившую обнаружить Teixobactin авторы исследования. Образно говоря, Teixobactin – это «рыба», а iChip – это «удочка», с помощью которой можно наловить «рыбу», так необходимую человечеству.
Итак, в чем же заключается разработанный подход? Бактерии вели друг с другом борьбу за существование миллионы лет до появления человека на Земле. Они вырабатывают множество принципально различных средств для борьбы друг с другом, и успешно из применяют. Казалось бы простым решением – обнаружить вещества, с помощью которых бактерии уничтожают друг друга, и использовать их для защиты человека. Но проблема зщаключается в том, что абсолютное большинство бактерий на земле не удается вырастить в искусственных (лабораторных условиях). Поэтому этот огромный, прошедший боевые испытания в течение миллионов лет арсенал профессиональных «киллеров» оставался для нас недоступен.
Метод выращивания бактерий с помощью iChip способен решить проблему культивирования и исследования огромного количества бактерий, которые не могут дить в обычных лабораторных условиях.
iChip (на рисунке) – это небольшая пластинка с отверстиями. Образец почвы (в котором содержатся миллионы разных бактерий) разбавляют водой и выливают на эту пластинку с сотнями отверстий. Из за того, что обазец почвы сильно разбавлен, можно надеяться, что в каждую ячейку iChip попадет только одна бактерия. После этого iChip закрывают непроницаемыми для бактерий, но проницаемыми для содержащихся в почве химических веществ мембранами так, чтоб бактерии, попавшие в ячейки, не смогли выбраться оттуда. И запакованную мембранами пластинку iChip вновь помещают в родную для выловленных бактерий почву. В результате бактерии, попавшие в iChip, могут питаться, размножаться и нежиться в привычной среде, но не могут смешиваться с другими бактериями почвы.
Интересно, что более четверти бактерий, однажды пожившие в пластинке iChip, обретают способность жить и размножаться в обычных лабораторных условиях. Тогда как только 1% диких, не прирученных iChip бактерий могут жить в лаборатории.
Почему обитание в iChip позволяет ранее не способным бактериям расти в лабораторных условиях, пока не ясно, но, возможно, происходят какие то мутации в процессе жизни в неволе. Это явление имеет огромное значение, так как позволяет преодолеть огромный барьер, который был останавливает развитие новых антибиотиков — выращивание бактерий в лабораторных условиях с целью изучения и изолирования естественных бактериальных антибиотиков.
С помощью данной методики авторы исследования протестировали более 10000 изолятов бактерий для определения их антимикробной активности. Среди них авторы обнаружили совершенно новый род бактерий, которые эффективно убивали бактерии стафилококка, и назвали его Eleftheria Terrae. Из этих бактерий и был выделен принципиально новый антибиотик Teixobactin.
Teixobactin обладает активностью против грамм-положительных бактерий .включая S. aureus, E. faecium / faecalis, различные Streptococci, M. tuberculosis и C. Difficile. Активность его сходна с кативностью оксациллина и превышает активность ванкомицина (исследования in vitro и на животных). Было проведено тестирование способности выработки бактериями устойчивости к новому антибиотику. Даже при добавлении его в малых дозах в течение нескольких недель к штаммам бактерий ни одна бактерия не смогла выработать резистентность к Teixobactin!
При тестировании на животных не обнаружена токсичность препарата. В крови препарат не распадается, остается стабильным, и способен вылечить животных от смертельной дозы MRSA.
Принцип действия препарата заключается в его способности нарушать синтез толстых липидных стенок бактерий и блокировать способность бактерий восстанавливать разрушенные стенки. То есть при добавлении teixobactin стенки бактерий разрушаются и не восстанавливаются. Кроме того, препарат связывает необходимые для жизни бактерий липиды, то есть наносит двойной удар.
Но препарат не будет эффективен против всех бактерий. Многие из них, например E.coli, Salmonella, Helicobacter и сама E.terrae имеют дополнительную мембрану вокруг, ее и будет разрушать антибиотик, не добираясь до внутренней, важной для жизни стенки клеток.
В настоящее время авторы работы проводят масштабные исследования полученного антибиотика как на животных, так и in vitro. Необходимо подтвердить на большом количестве культур различных бактерий эффективность антибиотика, отсутствие к нему резистентности, отсутствие токсичности. Еще много работы предстоит до того момента, как открытое лекарство будут прописывать врачи. Однако сделан огромный шаг вперед, разработан новый принцип поиска лекарств, и это дает нам надежду на достаточно быстрое открытие новых антибиотиков, которые помогут нам выиграть в борьбе с опасными бактериями.
