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
Опровергнута одна из гипотез параллельных вселенныхОпровергнута одна из гипотез параллельных вселенных
Зонд «Хаябуса-2» готов к посадке на астероид РюгуЗонд «Хаябуса-2» готов к посадке на астероид Рюгу
Британская компания представила необычный боевой беспилотникБританская компания представила необычный боевой беспилотник
SpaceX выразила готовность вывести на орбиту оружиеSpaceX выразила готовность вывести на орбиту оружие
В Канаде нашли уникальную мумию из ледникового периодаВ Канаде нашли уникальную мумию из ледникового периода
Блок рекламы


Похожие новости

Криовулканы Цереры извергались в течение миллиарда лет - ученыеКриовулканы Цереры извергались в течение миллиарда лет - ученые
Майя создали сеть по торговле дикими животными - ученыеМайя создали сеть по торговле дикими животными - ученые
Ученые нашли ключевые гены старенияУченые нашли ключевые гены старения
Ученые нашли причину бессмертия раковых клетокУченые нашли причину бессмертия раковых клеток
В человеческом геноме ученые нашли 20% неработающих геновВ человеческом геноме ученые нашли 20% неработающих генов
Ученые назвали главную причину таяния арктических ледниковУченые назвали главную причину таяния арктических ледников
Ученые убедились в причине вымирания неандертальцевУченые убедились в причине вымирания неандертальцев
Ученые открыли загадочные каналы, соединяющие мозг и кости черепаУченые открыли загадочные каналы, соединяющие мозг и кости черепа
Ученые создали многоцелевой кремниевый чип для обработки квантовой информацииУченые создали многоцелевой кремниевый чип для обработки квантовой информации
Ученые нашли первые следы черных дыр из "других Вселенных"Ученые нашли первые следы черных дыр из "других Вселенных"
Последние новости

Подгружаем последние новости