Инженеры-биологи из KU Leuven в Бельгии разработали новую антибактериальную стратегию, которая ослабляет бактерии, препятствуя их взаимодействию. В отличие от антибиотиков, к этой стратегии не возникает резистентности, потому что нерезистентных бактерий больше, чем резистентных. Результаты опубликованы в Nature Communications..
Традиционные антибиотики убивают или снижают активность отдельных бактерий. Некоторые бактерии становятся устойчивыми к этим антибиотикам, что позволяет им расти дальше и вытеснять неустойчивые. Поэтому использование антибиотиков приводит к тому, что все больше и больше бактерий становятся устойчивыми к антибиотикам.
Бактерии, однако, также демонстрируют групповое поведение: например, они могут создавать защитный слой слизи или биопленку, которая покрывает все их бактериальное сообщество. Зубной налет является примером такой биопленки. Биопленки часто являются источником бактериальных инфекций. Социальное поведение бактерий - новая интересная мишень для антибактериальной терапии.
Сильнее вместе, слабее поодиночке
Исследователи показали, что блокирование производства слизи бактериями сальмонеллы ослабляет бактериальное сообщество, облегчая его удаление. Они использовали химическое антибактериальное вещество, ранее разработанное в KU Leuven. «Без защитного слизистого слоя бактерии могут быть смыты механическими силами и легче уничтожены антибиотиками, дезинфицирующими средствами или иммунной системой», - говорит профессор Стинакерс из лаборатории MICA, ведущий автор исследования.
Затем ученые сравнили развитие устойчивости бактерий к новому веществу с устойчивостью к классическим антибиотикам в так называемом эволюционном эксперименте. Эволюционные эксперименты используются, чтобы увидеть, как микроорганизмы приспосабливаются к определенной ситуации. «Мы увидели, что бактерии как группа не стали устойчивыми к нашему антибактериальному веществу, в то время как это произошло с антибиотиками, и это произошло быстро», - объясняет Стинакерс. «Более того, мы показали, что те бактерии, которые были устойчивы к новому антибактериальному веществу, стали численно превосходить неустойчивые.
Устойчивая бактерия по-прежнему сможет производить слизь и делиться ею с неустойчивыми бактериями в группе. Однако это требует затрат энергии, в то время как нерезистентные бактерии пользуются защитой бесплатно. В результате неустойчивые бактерии могут расти быстрее, чем устойчивые, так что их доля по сравнению с устойчивыми бактериями увеличивается. «Поэтому, в отличие от традиционных антибиотиков, это вещество вызывает отбор не за, а против устойчивости». Таким образом, антимикробное лечение, которое останавливает совместную работу бактерий, может быть жизнеспособным решением текущей проблемы устойчивости к антибиотикам."
Таблетки или покрытия
«Наша цель - внедрить эти новые противомикробные препараты в клиническую практику», - объясняет Стинакерс. «Их можно использовать в качестве профилактического лекарства в виде таблеток или в качестве покрытия на имплантатах для снижения риска инфекций». Вещество также можно использовать вместе с антибиотиками.
Кроме того, есть несколько возможных применений в сельском хозяйстве, промышленности и даже в наших домашних хозяйствах. С этой целью исследователи сотрудничают со специалистами в различных областях, а также с производителями кормов для животных, чистящих средств и дезинфицирующих средств. Исследователи также изучают, могут ли они воспроизвести это явление в других формах микробного сотрудничества рядом с биопленками и с другими бактериями. «В долгосрочной перспективе эту концепцию также можно использовать для разработки альтернатив антибиотикам», - заключает Стинакерс.