Исследователи Университета Индианы расширяют знания о том, как бактерии строят свои клеточные стенки, что может способствовать поиску новых антибактериальных препаратов. Они создали новый инструмент для наблюдения за живыми клетками в режиме реального времени под микроскопом.
«Если вы посмотрите на историю, никто не открыл принципиально новый класс антибиотиков за последние 40-50 лет», - сказал химик из IU Майкл ВанНьювенхзе, который руководил исследованием.«Устойчивость к антибиотикам представляет собой серьезную и неотложную угрозу общественному здравоохранению, и мы считаем, что новые способы решения этой проблемы, включая этот, имеют большое значение».
Потребность в новых способах изучения бактерий во многом обусловлена угрозой бактериальной резистентности. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, не менее 2 миллионов человек в США ежегодно заболевают устойчивыми к антибиотикам инфекциями, и по меньшей мере 23 000 человек умирают.
«Эта новая технология использует преимущества специфических клеточных ферментов для прикрепления цветных красителей - или «зондов» - к стенкам бактериальных клеток», - сказал ВанНьювенхзе. «Поскольку те же самые ферменты ингибируются другими хорошо известными антибактериальными соединениями, прежде всего пенициллином, мы теоретически могли бы использовать эти зонды для поиска совершенно новых классов лекарств, подавляющих ту же реакцию».
Лаборатория VanNieuwenhze уже создала два других клеточных зонда, запатентованных IU, называемых FDAA (флуоресцентные D-аминокислоты) и DAAD (дипептиды d-аминокислот), которые используются в лабораториях по всему миру. Их новый класс зондов, основанный на этих более ранних достижениях, называется роторно-флуорогенными D-аминокислотами или RfDAA. IU также подала заявку на патент на эту технологию.
Основным преимуществом RfDAA является простота их использования и способность отображать клеточную активность в режиме реального времени. Это связано с тем, что зонды не требуют этапов промывки для удаления невключенных химических веществ, которые стирают четкие границы между бактериальными клетками и их окружающая среда.
Вместо этого RfDAA активируются только тогда, когда они интегрируются в клеточные стенки бактерий в рамках нормального процесса роста. Зонды освещают клеточные стенки быстрее и четче без шагов, которые могут остановить клеточную активность.
В этом разница между снимком и видео, - сказал ВанНьювенхзе. Видео дает гораздо больше информации о том, как клеточные стенки растут, изменяются и взаимодействуют с окружающей средой. Видео:
Уже VanNieuwenhze начал сотрудничество со Школой медицины IU, чтобы применить эти методы для поиска новых ингибиторов синтеза клеточной стенки бактерий, и зонды также используются для изучения деления бактериальных клеток, что может открыть новые мишени для открытия антибиотиков. Кроме того, биотехнологическая компания ThermoFisher Scientific недавно приобрела эксклюзивные права на продажу двух предыдущих зондов в качестве коммерческих продуктов; другие промышленные группы обратились с просьбой применить эту технологию для высокопроизводительных скринингов, предназначенных для выявления новых потенциальных наркотиков.