Пока ученые всего мира ведут войну против нового смертельного вируса, одна из лабораторий Университета Колорадо в Боулдере работает над новым оружием для борьбы с другой микробной угрозой: растущей волной устойчивых к антибиотикам бактерий, которые, если их не остановить, может ежегодно убивать около 10 миллионов человек к 2050 году.
«Ситуация с COVID-19 определенно подвергает нас риску повышения устойчивости к антибиотикам, поэтому сейчас как никогда важно, чтобы мы придумали альтернативные методы лечения», - сказала Корри Детвейлер, профессор молекулярных, клеточных и биологии развития, которая посвятила свою карьеру поиску этих альтернатив.
В статье, опубликованной в пятницу в журнале PLOS Pathogens, Детвейлер и ее исследовательская группа представляют свое последнее открытие - химическое соединение, которое взаимодействует с врожденным иммунным ответом хозяина, преодолевая клеточные барьеры, помогающие бактериям сопротивляться антибиотикам.
Наряду с другими недавно опубликованными открытиями, говорят авторы, открытие может привести к новому арсеналу для борьбы с тем, что может стать следующей большой угрозой общественному здравоохранению.
«Если мы не решим проблему поиска новых антибиотиков или каким-то образом заставим старые антибиотики снова работать, мы увидим резкое увеличение смертности от бактериальных инфекций, которые, как мы думали, мы победили десятилетия назад», - сказал Детвайлер. «Это исследование предлагает совершенно новый подход и может указать путь к новым лекарствам, которые работают лучше и имеют меньше побочных эффектов».
В одних только Соединенных Штатах 35 000 человек ежегодно умирают от бактериальных инфекций, которые невозможно вылечить, поскольку они выработали устойчивость к существующим лекарствам. Бесчисленное множество других страдают от опасных для жизни приступов ранее легко поддающихся лечению болезней, таких как острый фарингит, инфекции мочевыводящих путей и пневмония. К 2050 году, отмечают авторы, смертей от устойчивости к антибиотикам может быть больше, чем от рака.
«Поскольку наши существующие антибиотики адаптируются и работают меньше, мы рискуем вернуться к периоду 100-летней давности, когда даже незначительная инфекция могла означать смерть», - сказал Детвейлер.
Пандемия пролила еще больше света на проблему, отмечает она, поскольку многие пациенты умирают не от самого вируса, а от трудноизлечимых вторичных бактериальных инфекций.
Между тем, она и другие ученые обеспокоены тем, что повышенное использование антибиотиков для профилактики или лечения этих вторичных инфекций, хотя иногда и необходимо, может усугубить резистентность.
Большинство используемых сегодня антибиотиков были разработаны в 1950-х годах, и с тех пор фармацевтические компании сократили исследования в этой области в пользу более прибыльных предприятий.
Чтобы заполнить конвейер, лаборатория Детвейлера разработала метод под названием SAFIRE для скрининга новых малых молекул, которые действуют иначе, чем старые лекарства.
Из 14 400 кандидатов, отобранных из библиотеки существующих химикатов, SAFIRE определила 70 многообещающих.
Новая бумага сосредоточена вокруг "JD1", который, по-видимому, особенно эффективен для проникновения в так называемые "грамотрицательные бактерии".
Из-за жесткой внешней мембраны, которая предотвращает доступ антибиотиков к клетке, и другой внутренней мембраны, обеспечивающей буфер, эти бактерии (включая сальмонеллу и кишечную палочку) по своей природе трудно поддаются лечению.
Но, в отличие от других препаратов, JD1 использует первоначальную иммунную атаку хозяина на эту внешнюю бактериальную мембрану, затем проскальзывает внутрь и атакует также внутреннюю мембрану.
«Это первое исследование, показывающее, что вы можете воздействовать на внутреннюю мембрану грамотрицательных бактерий, используя врожденный иммунный ответ хозяина», - сказал Детвейлер.
В лаборатории и в экспериментах на грызунах JD1 снижал выживаемость и распространение грамотрицательных бактерий Salmonella enterica на 95%.
Но хотя он и повредил клеточные мембраны бактерий, он не смог проникнуть через тонкий слой холестерина, выстилающий клеточные мембраны своего млекопитающего-хозяина.
«Бактерии уязвимы для JD1 в отличие от наших клеток», - сказал Детвейлер, отметив, что по этой причине побочные эффекты, вероятно, будут минимальными.
В настоящее время ведутся дальнейшие исследования для изучения JD1 и других подобных соединений.
Тем временем Detweiler сформировала дочернюю компанию, чтобы помочь коммерциализировать другие соединения, которые работают путем ингибирования насосов, называемых «эффлюксными насосами», которые бактерии используют для выкачивания антибиотиков.
«Реальность такова, что эволюция намного умнее, чем все ученые вместе взятые, и эти бактерии будут продолжать развиваться, чтобы противостоять тому, что мы им бросаем», - сказала она. «Мы не можем почивать на лаврах. Мы должны продолжать кормить трубопровод».