Учените може би са открили ново оръжие в борбата срещу устойчиви на антибиотици супербогове: лекарства, които замразяват бактериалната еволюция в нейните следи.
Резистентните на антибиотици бактерии са онези микроби, които по някакъв начин оцеляват дори под натиска на мегадруги, предназначени да ги убият. Всяка година най-малко 2,8 милиона души в САЩ хващат една от тези суперсилни бактерии или устойчиви гъби, според Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC).
Един от начините, по които бактериите се развиват, за да станат „антибиотични резистентни“, е чрез събиране на свободно плаващ генетичен материал от тяхната среда. След това те вграждат погълнатите гени в собствената си ДНК. По този начин бактериите могат да събират гени, изхвърлени от микроби, които вече са устойчиви, и по този начин сами да придобият резистентност. Но бактериите не са в състояние да уловят нарастващи частици ДНК без подходящото оборудване; "бъговете" трябва първо да влязат в състояние, наречено "компетентност" за изграждане на машините, необходими за извличане на генетичен материал от тяхната обстановка.
Бактериите стават компетентни, когато са поставени под стрес, например когато са подложени на антибиотично лечение. Проучванията сочат, че няколко често срещани класа антибиотици всъщност водят до разпространение на антибиотичната резистентност, като избутват бактериите в състояние на стрес. Но сега, ново проучване на бактериите пневмокок изтъкна потенциално решение на този парадоксален проблем: лекарства, които пречат на бактериите да станат компетентни на първо място.
За изследването, публикувано във вторник (3 март) в списанието Cell Host & Microbe, изследователите поставиха тази стратегия на тест в миши модел и успешно блокираха няколко щама на S. pneumoniae да станат компетентни и да обменят гени вътре в мишките. Бактериите, които обикновено живеят в носа и гърлото на човека, могат да предизвикат сериозни инфекции, ако мигрират в кръвообращението, синусите, ушите, белите дробове или тъканите, покриващи мозъка или гръбначния мозък, според CDC.
Антибиотиците са единственото налично лечение за тези инфекции, но в повече от 30% от случаите S. pneumoniae щамовете се оказват резистентни към един или повече антибиотици. Ако така наречените „антиеволюционни“ лекарства се окажат безопасни при хората, може би лекарствата могат да помогнат да се предотврати появата на резистентност на повече щамове, предполагат изследователите.
Спиране на разпространението
Изследователите провериха повече от 1300 лекарства, за да определят кои от тях могат да доведат до умения за смилане. Резултатите сочат 46 такива лекарства, включително антипсихотични лекарства, антимикробни и антималарийни лекарства. Въпреки че са разнообразни, всички лекарства предотвратяват компетентността при ниски дози чрез един и същ механизъм, откриха изследователите.
„Пътят на компетенциите се изучава от десетилетия и ние знаем всички ключови компоненти“, авторите на изследването Ян-Вилем Вейнинг, професор в катедрата по фундаментална микробиология в Швейцарския университет в Лозана, и Арнау Доменах, докторантурен изследовател във Венинг лаборатория, каза Live Science в имейл.
Един ключов компонент, известен като протонно-движеща сила (PMF), позволява на клетката да произвежда енергия, да внася хранителни вещества и товари за совал във и извън тялото си. Когато бактериите преминат в това компетентно състояние, те обикновено изпомпват пептид, наречен CSP, който се натрупва извън клетката и задейства компетентността (способността да грабва антибиотични резистентни генетични отпадъци), след като се изгради над определен праг.
Но когато са подложени на лекарства против еволюция, S. pneumoniae вече не може да поддържа нормален PMF и транспортерът, който обикновено изпомпва CSP неизправности. "Тъй като пътя на компетентност е строго регулиран, ако CSP не се експортира, изразяването на ключовите съединения е блокирано и компетентността се инхибира", казаха Доменах и Венинг.
Авторите тествали ефекта на подбрани лекарства - антимикробни, антипсихотични и антималарийни - върху култивирани S. pneumoniae и установиха, че всички те блокират компетентността, като нарушават този компонент на PMF. Те откриха същите резултати както в живите мишки, така и в човешките клетки в лабораторни ястия.
„Красотата на настоящата работа е, че намерихме няколко съединения…, които могат леко да нарушат ПМФ, без да повлияят на нормалния растеж на клетката“, добавиха Доменах и Венинг.
"Това нарушава растежа на бактериите, които движат селекцията за устойчивост", казва Андрю Рийд, професор по екология на болестта и биология в Държавния университет в Пенсилвания, който не е участвал в изследването. Ако лекарствата могат да блокират компетентността, без да карат клетките да развиват резистентност, "тогава бъговете ще останат чувствителни" към антибиотичното лечение, каза той.
Необходими са бъдещи проучвания, за да се определи дали лекарствата за антиеволюция могат да се използват реалистично в комбинация с антибиотици, за да се предотврати разпространението на антибиотична резистентност, отбелязват авторите в своя документ. „Следващите ни стъпки ще бъдат да проверим дали са конкретни за пневмокок или ако те също могат да блокират придобиването на резистентност при други човешки патогени, "Доменах и Веенинг пред Live Science. Прочетете, че философията за дерайлиране на еволюцията за предотвратяване на резистентност трябва да се пренесе и върху други бъгове, но точните лекарствени цели могат да се различават между тях.
При разработването на лекарствата за хуманна употреба учените ще трябва да бъдат умни в начина, по който проектират клинични изпитвания, добави Read. "Това е" защита на терапевтичното "лекарство, а не самото терапевтично", което означава, че целта на лекарствата не би била да се лекуват хора, да се каже, а вместо това да се предотврати резистентност, каза той.
„Вместо да се стремят да убиват бъгове“, както много групи се стремят да постигнат с нови антибиотични лекарства, „това се опитва да спре въвеждането на генетични вариации, върху които селекцията може да действа“. Прочетено каза. "За мен страхотни първи стъпки - да вървим."
