Учёные из Университета Уорика (Великобритания) и Университета Монаша (Австралия) сделали крупный прорыв в антибиотикотерапии: они обнаружили новый, исключительно мощный антибиотик, который десятилетиями оставался незамеченным в уже хорошо изученной бактерии Streptomyces coelicolor. Открытие соединения пре-метиленомомицин C лактон может стать шагом к преодолению глобальной проблемы устойчивости микробов к лекарствам.
Streptomyces coelicolor - один из наиболее изученных микроорганизмов, использующихся в исследованиях с 1950-х годов. Учёные традиционно считали, что его потенциал для создания новых лекарств уже исчерпан. Однако недавшее исследование показало: бактерия всё ещё скрывает тайны.
"Мы решили пересмотреть процесс синтеза известного антибиотика метиленомомицина А и проверить активность промежуточных веществ, образующихся в ходе его выработки", — объяснил микробиолог доктор Саймон Чэдвик из Университета Уорика.
Этот подход сработал: в ходе генетической модификации штаммов Streptomyces coelicolor было обнаружено соединение-промежуточник — пре-метиленомомицин C лактон, обладающий уникальными свойствами.
Оказалось, что новое вещество в 100 раз эффективнее метиленомомицина А против грамположительных бактерий. Оно показывает высокую активность против наиболее опасных устойчивых возбудителей:
Staphylococcus aureus (MRSA) - метициллин-резистентный золотистый стафилококк;
Enterococcus (VRE) - штаммы, не поддающиеся лечению ванкомицином.
"Особенно важно, что бактерии Enterococcus, подвергавшиеся воздействию нового соединения в течение 28 дней, не развили устойчивости. Это редкий и крайне обнадёживающий результат", — отметила биохимик профессор Амелия Хадсон из Университета Монаша.
| Антибиотик | Эффективность против MRSA | Эффективность против VRE | Вероятность развития устойчивости |
| Метиленомомицин А | Средняя | Низкая | Высокая |
| Ванкомицин | Низкая | Средняя | Средняя |
| Пре-метиленомомицин C лактон | Очень высокая | Очень высокая | Минимальная |
Пре-метиленомомицин C лактон воздействует на клеточную стенку бактерий, разрушая ключевые компоненты пептидогликана — структурного "каркаса" бактериальной оболочки. При этом, в отличие от большинства антибиотиков, он не активирует у бактерий механизмы адаптации.
Исследователи полагают, что стабильность соединения объясняется его химической структурой: оно является промежуточным звеном биосинтеза метиленомомицина и находится в "энергетически невыгодной" форме для бактерий, что делает выработку устойчивости невозможной.
Учёные проанализировали гены, участвующие в биосинтезе метиленомомицина А.
Изменили их активность, чтобы выявить скрытые промежуточные соединения.
Синтезировали выделенные вещества и протестировали их против устойчивых бактерий.
Обнаружили пре-метиленомомицин C лактон и подтвердили его антибактериальную активность.
Проверили способность возбудителей развивать резистентность при длительном воздействии — результата не было.
Ошибка: полагать, что изученные микроорганизмы больше не могут производить новые антибиотики;
Последствие: упущенные возможности для открытия новых препаратов;
Альтернатива: возвращаться к известным видам с применением современных генетических и химических методов.
Ошибка: искать новые антибиотики только среди редких бактерий;
Последствие: узкий круг поисков и повторение неэффективных схем;
Альтернатива: анализировать промежуточные продукты биосинтеза известных веществ.
Ошибка: тестировать препараты только на коротких циклах;
Последствие: пропуск долгосрочных эффектов устойчивости;
Альтернатива: длительные наблюдения, как в исследовании с 28-дневным контактом бактерий.
Учёные считают, что поиск промежуточных соединений в синтезе уже известных антибиотиков способен открыть десятки новых, эффективных препаратов. Этот метод может стать основой для новой парадигмы открытия антибиотиков - вместо случайных находок использовать целенаправленный биохимический анализ.
| Аспект | Плюсы | Минусы |
| Поиск новых соединений | Использует уже известные микроорганизмы | Требует сложной генной инженерии |
| Устойчивость к резистентности | Высокая | Не изучено влияние на человека |
| Скорость разработки | Быстрее, чем поиск новых видов | Нужны дорогостоящие лабораторные тесты |
Что такое Streptomyces coelicolor?
Это почвенная бактерия, из которой получают множество антибиотиков. Она используется как модельный организм в микробиологии.
Почему находка важна?
Она показывает, что даже изученные микроорганизмы способны вырабатывать неизвестные вещества с огромным потенциалом.
Когда препарат появится в медицине?
Пока предстоят доклинические и токсикологические испытания. До клинического применения может пройти несколько лет.
Миф: старые бактерии не могут производить новые антибиотики;
Правда: именно их "спящие" метаболические пути могут скрывать мощные соединения.
Миф: устойчивость к антибиотикам развивается неизбежно;
Правда: новое соединение показало отсутствие резистентности даже при длительном воздействии.
Миф: все антибиотики создаются искусственно;
Правда: большинство открытий происходят в природе — учёные лишь помогают выявить их потенциал.
Streptomyces - род бактерий, подаривший миру более двух третей известных антибиотиков, включая стрептомицин и тетрациклин. Однако в XXI веке поиск новых препаратов замедлился из-за растущей устойчивости бактерий. Открытие пре-метиленомомицина C лактона возвращает надежду на новую волну антибиотических инноваций и возрождение "золотого века микробиологии".
Новый антибиотик оказался в 100 раз сильнее своего "родителя" — метиленомомицина А.
Впервые зафиксировано отсутствие резистентности у бактерий Enterococcus после 28-дневного контакта с веществом.
Метод поиска промежуточных соединений может стать универсальной стратегией для открытия десятков новых лекарств.