Проблема антибиотикорезистентности и новые возможности
Антибиотики являются основой современной медицины, без них лечение инфекций и проведение хирургических операций было бы крайне рискованным. Однако, с каждым годом мы сталкиваемся с растущей проблемой устойчивости бактерий к антибиотикам, тогда как темпы открытия принципиально новых антибиотиков значительно отстают.
Исследование новых сред обитания
Есть основания для надежды: 70% всех лицензированных антибиотиков были получены из актинобактерий, обитающих в почве, но большинство сред обитания на Земле еще не были исследованы. Поиск новых антибиотиков среди актинобактерий в других, малоизученных местах, таких как Арктическое море, является многообещающей стратегией. Особенно если удастся найти новые молекулы, которые не убивают бактерии напрямую, а снижают их вирулентность (способность вызывать болезнь), что затрудняет развитие резистентности и снижает вероятность побочных эффектов.
Продвинутые методы скрининга выявляют новые соединения
«В нашем исследовании мы использовали высокочувствительные методы скрининга (FAS-HCS) и тесты на транслокацию Tir для специфической идентификации антивирулентных и антибактериальных соединений из экстрактов актинобактерий», — говорит доктор Пяйви Таммела, профессор Университета Хельсинки, Финляндия, и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Microbiology. «Мы обнаружили два различных соединения: крупный фосфолипид, который ингибирует вирулентность энтеропатогенной E. coli (EPEC), не влияя на её рост, и соединение, ингибирующее рост бактерий, оба из актинобактерий, выделенных из Арктического океана».
Для анализа кандидатов на роль новых препаратов команда провела автоматизированный скрининг, предназначенный для работы с комплексными микробными экстрактами. Исследователи разработали новый набор методов, которые позволяют одновременно тестировать антивирулентные и антибактериальные эффекты сотен неизвестных соединений. В качестве мишени выбрали штамм EPEC, который вызывает тяжелую диарею у детей до пяти лет, особенно в развивающихся странах.
Открытие антивирулентных и антибактериальных соединений
Исследованные соединения были получены из четырех видов актинобактерий, выделенных из беспозвоночных, собранных в Арктическом море у Шпицбергена во время экспедиции норвежского научного судна «Кронпринц Хокон» в августе 2020 года. Затем бактерии культивировались, клетки экстрагировались, и их содержимое разделялось на фракции. Каждая фракция тестировалась in vitro на EPEC, адгезирующуюся к клеткам колоректальной карциномы.
Исследователи обнаружили два ранее неизвестных соединения с различными биологическими активностями: одно из неизвестного штамма (T091-5) рода Rhodococcus и другое из неизвестного штамма (T160-2) рода Kocuria. Соединение из штамма T091-5, идентифицированное как крупный фосфолипид, продемонстрировало мощный антивирулентный эффект, ингибируя образование актиновых педесталов и связывание EPEC с рецептором Tir на поверхности клетки-хозяина. Соединение из штамма T160-2 проявило сильные антибактериальные свойства, ингибируя рост бактерий EPEC.
Перспективные результаты и дальнейшие шаги
Детальный анализ показал, что фосфолипид из штамма T091-5 не ингибирует рост бактерий, что делает его перспективным кандидатом для антивирулентной терапии, так как это снижает вероятность развития резистентности. В то же время, соединение из штамма T160-2 ингибировало рост бактерий и будет дальше изучаться как потенциальный новый антибиотик.
Для выделения и идентификации этих соединений использовались методы ВЭЖХ-HR-MS2. Молекулярная масса фосфолипида составила около 700, и он нарушал взаимодействие между EPEC и клетками хозяина. «Следующие шаги включают оптимизацию условий культивирования для производства соединений и выделение достаточного количества каждого соединения для дальнейшего исследования их структуры и биологической активности», — добавила Таммела.
