Ученые синтезировали борца с устойчивыми к антибиотикам бактериями

sintez

Китайские, американские и сингапурские исследователи синтезировали вещество с антимикробными свойствами, которое эффективно разрушает ESKAPE-бактерии, резистентные к большинству антибиотиков.

Как рассказывают ученые в Nature Communications, полимер с гуанидиновыми функциональными группами разлагается и не токсичен, и не вызывает возникновения резистентности бактерий.

Аббревиатура ESKAPE объединяет названия патогенов, обладающих повышенной устойчивостью к большинству антибиотиков и вызывающих большинство госпитальных инфекций по всему миру. Не так давно среди бактерий началось распространение гена, обеспечивающего их устойчивостью к полимиксинам — «антибиотиками запаса», которые применяют, когда другие уже не работают. Неудивительно, что исследователи ищут другие антимикробные вещества, которые могли бы эффективно бороться с патогенами.

В том числе химики и биологи синтезируют антимикробные пептиды и полимеры. Эти вещества, обладающие положительным зарядом, связываются с отрицательно заряженной бактериальной мембраной и разрушают ее, что приводит к гибели клетки. Несмотря на эффективность и широкий спектр действия, антимикробные пептиды токсичны, к тому же их производство довольно дорого. Большинство описанных антимикробных полимеров не разлагаются, а следовательно могут накапливаться в организме и со временем становиться токсичными. К тому же до сих пор их активность в живых организмах практически не исследовалась.

Поэтому международная команда исследователей под руководством доктора Юи Янь Яна (Yi Yan Yang) из сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий создала биоразлагаемый полимер и проверила его активность и возможную токсичность не только в клеточных культурах, но и на мышах. Ученые синтезировали поликарбонатный полимер с гуанидиновыми функциональными группами. Гуанидин представляет из себя сильное основание; в лабораторных исследованиях его часто используют для денатурации белков.

Сначала исследователи проверили антимикробную активность полимера на бактериальных культурах и выяснили, что эффективнее всего работают полимеры длиной 20 звеньев. Токсичность вещества проверяли на крысиных эритроцитах и клетках эмбриональных человеческих почек. Полимер оказался нетоксичным для эритроцитов и менее токсичным для человеческих клеток, чем антибиотик полимиксин В, который наряду с высокой эффективностью, очень вреден для почек. Также исследователи показали, что поликарбонат полностью разлагается в течение трех суток и продукты распада нетоксичны. Авторы протестировали активность полимера на культурах пяти ESKAPE-патогенов, в том числе синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) и метициллинрезистентного золотистого стафилококка (Methicillinresistant Staphylococcus aureus, MRSA). Оказалось, что вещество уничтожает бактерии с 99-100 процентной эффективностью.

С помощью флуоресцентной спектроскопии и меченого полимера, трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии исследователям удалось объяснить механизм действия вещества. Для этого они использовали культуру ESKAPE-патогена Acinetobacter baumannii, которые вызывают пневмонию, менингит и целый ряд других инфекций. Молекулы поликарбонатов связывались с бактериальной мембраной и, не разрушая ее, проникали внутрь клетки. Затем гуанидин денатурировал белки цитоплазмы и они выпадали в осадок, убивая клетку.

Чтобы убедиться в том, что бактерии не вырабатывают устойчивости к поликарбонату, исследователи проводили 30 циклов обработки клеточной культуры Acinetobacter baumannii полимером. Они выращивали культуру и обрабатывали ее полимером в такой концентрации, которая позволяла выжить некоторым бактериям. Затем их опять выращивали и снова обрабатывали поликарбонатом. При этом исследователи смотрели, не увеличивается ли количество вещества, необходимое для почти полного уничтожения патогенов. В качестве контроля ученые использовали антибиотик имипенем. После 30 циклов обработки бактерии так и не выработали устойчивости к полимеру. Для сравнения, резистентность к имипенему A.baumannii выработали за восемь циклов. В заключение ученые проверили активность и токсичность полимера на мышах. Их заражали ацинетобактером, либо MRSA, патогенным штаммом кишечной палочки (Escherichia coli), или культурой Klebsiella pneumoniae в таких концентрациях, которые без лечения вызывали 100-процентную смертность в течение 48 часов. Затем животным вводили либо полимер, либо антибиотики имипенем или ванкомицин. Оказалось, что доза поликарбоната, необходимая для 50- и 95-процентного выживания инфицированных животных, для трех из четырех патогенов была ниже или сравнима с количеством антибиотиков.

Ранее исследователи предложили лечить госпитальные инфекции природной глиной с канадского озера Кисамит. Она обладает антимикробной активностью, в том числе уничтожает ESKAPE-патогены. Подробнее о госпитальных инфекциях и о том, почему бактерии становятся неуязвимыми для антибиотиков, можно прочитать в нашем материале.

Источник: N+1




!

Если для Вас конкретно эта новость оказалась важной или интересной - пожалуйста, поделитесь ею в своей любимой социальной сети с помощью кнопок, расположенных под этим текстом. Это поможет нам в будущем делать более качественную подборку материалов, исходя из Ваших потребностей\интересов.




Коды для вставки в блог\форум

blog comments powered by Disqus


Вспомним другие новости из этого раздела?


Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
В Оксфорде запустят первый университет на блокчейнеВ Оксфорде запустят первый университет на блокчейне
NASA неправильно считает астероиды?NASA неправильно считает астероиды?
NASA показало необычную дюну на МарсеNASA показало необычную дюну на Марсе
Украинские гидроархеологи нашли в Днепре средневековый корабльУкраинские гидроархеологи нашли в Днепре средневековый корабль
Создан нанолазер, который меняет цвет как хамелеонСоздан нанолазер, который меняет цвет как хамелеон
Блок рекламы


Похожие новости

Люди поглупели: ученые зарегистрировали падение среднего уровня IQЛюди поглупели: ученые зарегистрировали падение среднего уровня IQ
Ученые заметили, как меняется средний уровень IQУченые заметили, как меняется средний уровень IQ
Ученые отследили 10 тысяч генов в клеткеУченые отследили 10 тысяч генов в клетке
Ученые построили модель развития экзоцивилизацииУченые построили модель развития экзоцивилизации
Ученые впервые создали роговицу человеческого глаза  с помощью 3D-принтераУченые впервые создали роговицу человеческого глаза с помощью 3D-принтера
Первым жителям Марса придется отказаться от детей и интимных отношений - ученыеПервым жителям Марса придется отказаться от детей и интимных отношений - ученые
Ученые рассказали, чем опасен переизбыток воды для организмаУченые рассказали, чем опасен переизбыток воды для организма
Каннабиноиды защищают мозг от болезни Альцгеймера, - ученыеКаннабиноиды защищают мозг от болезни Альцгеймера, - ученые
Ученые признались, что Марс будет очень тяжело колонизироватьУченые признались, что Марс будет очень тяжело колонизировать
Ученые зафиксировали рост содержания фреона в атмосфере ЗемлиУченые зафиксировали рост содержания фреона в атмосфере Земли
Последние новости

Подгружаем последние новости