Исследователи объединили бактерицидное действие двух классов антибиотиков в один, продемонстрировав, что их новый антибиотик двойного действия может сделать устойчивость бактерий (почти) невозможной.
Такие патогены, как бактерии, угрожают здоровью человека, поэтому мы раздаем антибиотики. Затем бактерии развивают устойчивость к антибиотикам. Хотя бактериальная угроза остается прежней, наш арсенал лечения менее эффективен, если вообще эффективен. По сути, это проблема, вызванная устойчивостью к антибиотикам.
Но теперь исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго (UIC), возможно, пополнили арсенал новым антибиотиком, который может сделать практически невозможным развитие устойчивости бактерий к нему.
«Прелесть этого антибиотика в том, что он убивает через две разные цели в бактериях», — сказал Александр Манкин, выдающийся профессор фармацевтических наук в UIC и соавтор исследования. «Если антибиотик поражает обе цели в одинаковой концентрации, то бактерии теряют способность становиться устойчивыми через приобретение случайных мутаций в любой из двух целей».
Класс антибиотиков, называемых макролидами, десятилетиями использовался для лечения различных бактериальных инфекций. Вы можете отличить макролидный антибиотик по тому, что они оканчиваются на «-мицин». Эритромицин, например. Химически макролиды состоят из макролактонового кольца, украшенного боковыми цепями. Они останавливают рост бактерий, связываясь с рибосомой бактерии, ее механизмом по производству белка, ингибируя синтез белка.
Хинолоны представляют собой большое семейство антибиотиков широкого спектра действия, почти все из которых являются фторхинолонами. Разница заключается в их химической структуре. Хотя оба они состоят из двухкольцевой азотсодержащей системы, хинолоны включают кетон, а фторхинолоны включают атом фтора. Почти все хинолоны и фторхинолоны оканчиваются на «-флоксацин». Ципрофлоксацин является примером, который обычно используется в здравоохранении. Эти антибиотики действуют, вмешиваясь в синтез бактериальной ДНК.
С тех пор, как были разработаны первые макролиды, были предприняты усилия по их улучшению путем замены их боковых цепей структурами, напоминающими фторхинолоны. В настоящем исследовании ученые экспериментировали с синтезом нового «макролона», который выполнял бы функцию ингибирования синтеза белка, как макролид, или функцию прерывания синтеза ДНК, как фторхинолон, в зависимости от дозы.
Исследователи обнаружили, что разработанные ими макролоны более прочно связываются с рибосомой бактерий, чем традиционные макролиды. Они даже связывались и блокировали рибосомы бактерий, устойчивых к макролидам, и не смогли вызвать активацию генов устойчивости. Многие лучше справлялись с подавлением той или иной функции. Однако один из них, MCX-128, попал в «золотое пятно», нарушив обе функции в самой низкой эффективной дозе и выделив себя как наиболее многообещающий кандидат на роль нового антибиотика.
«По сути, поражая обе функции две мишени в одной и той же концентрации, преимущество в том, что бактериям практически невозможно легко создать простую генетическую защиту», — сказал Юрий Поликанов, доцент кафедры биологических наук и еще один из авторов исследования.
Основываясь на своих результатах, исследователи подсчитали, что их макролоновый антибиотик «в 100 миллионов раз затруднит развитие устойчивости бактерий».
Исследование было опубликовано в журнале Nature. Химическая биология.
