Устойчивость к антибиотикам представляет собой растущую глобальную угрозу для здоровья. Настолько, что исследование 2014 года, проведенное по заказу премьер-министра Соединенного Королевства, предсказало, что, если проблему не решить, менее чем через 35 лет от устойчивых к антибиотикам супербактерий умрет больше людей, чем от рака. Крайне важно, чтобы исследователи разрабатывали новые антибиотики, опираясь на знания о том, что супербактерии устойчивы к этому лекарству.
Чтобы помочь в этом направлении, в новой статье, опубликованной в журнале Structure, исследователи из Университета Макгилла в атомных деталях представляют, как специфические бактериальные ферменты, известные как киназы, придают устойчивость к макролидным антибиотикам, широко используемому классу антибиотиков. и альтернативное лекарство для пациентов с аллергией на пенициллин. Исследование впервые показывает, как эти киназы распознают и химически разрушают макролидные антибиотики.
Открытие, которое готовилось семь лет
Хотя эти киназы были известны ученым ранее, выяснить, как именно они работают на химическом и структурном уровне, было непросто. «В 2009 году мы начали клонировать и пытаться производить большое количество этих ферментов для наших исследований», - объясняет доктор Альберт Бергуис, заведующий кафедрой биохимии медицинского факультета Университета Макгилла и старший автор исследования. После более чем года настройки процесса для сбора достаточного количества материала следующим шагом была попытка сделать кристаллы «киназы», похожие на кристаллы сахара. Затем их облучили рентгеновскими лучами на канадском источнике света в Саскатуне.
На создание этих кристаллов и анализ данных из Саскачевана ушло еще три года. «Это, наконец, дало нам атомарное представление о киназах и о том, как они связывают различные макролидные антибиотики», - говорит доктор.- говорит Бергуис. Тем не менее, это изображение на атомном уровне было аналогично изображению сложной машины, включающей в себя незнакомую технологию, добавляет он. Изображение не объясняло, как на самом деле работает эта машина. В результате потребовалось еще почти три года, чтобы выяснить, как различные части киназы придают устойчивость к различным макролидным антибиотикам.
Использование этих новых знаний при разработке лекарств будущего
Исследователи обнаружили, что ферменты киназы обладают впечатляющей способностью придавать устойчивость ко многим различным макролидным антибиотикам - два фермента, которые были подробно изучены, по существу способны придавать устойчивость ко всем используемым в настоящее время макролидным антибиотикам.
«В конце концов, теперь мы точно знаем, как супербактерии придают устойчивость к макролидам с помощью этих киназ», - объясняет доктор Бергуис. «Это позволяет нам вносить небольшие изменения в эти антибиотики, чтобы киназы больше не могли взаимодействовать с этими лекарствами, что сделает антибиотики следующего поколения менее восприимчивыми к резистентности супербактерий."
Следующими шагами будет разработка этих новых и улучшенных макролидных антибиотиков, на что, по оценкам доктора Бергуиса, уйдет еще два-три года, а затем их тестирование. Но это только один элемент, необходимый для борьбы с растущим распространением супербактерий. «Устойчивость к антибиотикам - это многогранная проблема, и наше исследование - это один из аспектов, который следует рассматривать в контексте других компонентов, таких как ограничение чрезмерного использования антибиотиков», - отмечает доктор Бергуис. «Только при использовании всеобъемлющей многоаспектной стратегии мы можем надеяться на успешную борьбу с этой глобальной угрозой здоровью».