Исследователи из Копенгагенского университета (дат. Københavns Universitet), Школы ветеринарной медицины Университета Росса (Ross University School of Veterinary Medicine) и Института Сенгера фонда Wellcome Trust (Wellcome Trust Sanger Institute) проанализировали штаммы двух опасных видов бактерий и обнаружили гены, которые отвечают за устойчивость к определённым антибиотикам. Результаты новых исследований могут пригодиться при разработке новых вспомогательных препаратов для борьбы с инфекциями.
Активное использование антибиотиков привело к появлению устойчивых к ним болезнетворных микроорганизмов. По оценке Центров по контролю и профилактике заболеваний США, только в Америке от инфекций, вызванных резистентными патогенами, умирает 23 000 человек в год. Вдобавок борьба с микроорганизмами, резистентными к нескольким антибиотикам (их иногда называют «супербактериями») дорого обходится. Пациентам приходится сдавать больше анализов, покупать дорогие лекарства и дольше оставаться в больнице. Неудивительно, что учёные из самых разных областей хотят скорее найти слабое место патогенов.
Исследователи выбрали штаммы двух устойчивых к антибиотикам бактерий. В одной статье они описали эксперименты над клебсиеллой пневмонии (Klebsiella pneumoniae), в другой — над кишечной палочкой (Escherichia coli). Оба микроорганизма попали на первое место в списке самых опасных патогенов, составленный ВОЗ. K. pneumoniae — распространённая кишечная бактерия, возбудитель пневмонии, гайморита, гнойных абсцессов печени и селезёнки и других опасных инфекций. От неё не скрыться даже в больнице: она может поражать новорождённых и людей, находящихся в реанимации. Штаммы бактерии, устойчивые к карбапенемам — сильным лекарствам, которые называют «препаратами последней надежды» (drug of last resort) разошлись по всему миру. В некоторых странах лечением этими антибиотиками неэффективно почти у половины заражённых. E. coli тоже обитает в кишечнике. Там она не представляет никакой опасности, но при попадании в другие органы может вызывать развитие патологии, например, перитонит, сепсис или менингит. Кроме того, у E. coli быстро развивается резистентность.
С помощью методов генетики учёные попытались определить, каким образом каждый отдельный ген влияет на устойчивость к антибиотикам. Им удалось выявить гены мультирезистентного штамма K. pneumoniae, которые делают его неуязвимым для колистина, имипенема и ципрофлоксацина. Исследователи показали, что «выключение» одного из генов под названием dedA снова делало микроорганизм уязвимым для колистина. Аналогичный опыт провели над E. coli — дезактивация гена восстанавливала чувствительность к бета-лактамным антибиотикам (в эту группу входят всем известный пенициллин и карбапенемы).
Результаты новых исследований можно использовать при разработке нового класса вспомогательных препаратов. Так называют соединения, которые усиливают действие лекарств, с которыми их принимают — в данном случае, антибиотиков. На данный момент существует только один вид вспомогательных антибактериальных препаратов — ингибиторы бета-лактамаз. Пенициллин и ряд других лекарств содержат бета-лактамное кольцо, которое состоит из трёх атомов углерода и одного атома азота. Некоторые виды бактерий разрушают его с помощью специальных ферментов — бета-лактамаз — и антибиотики не могут причинить им вреда. Учёные создали препараты, которые обезвреживают ферменты. Если добавить их к пенициллину, амоксициллину и другим антибиотикам, лекарства становятся более эффективными.
Выделенные исследователями гены отвечают не за устойчивость ко всем антибиотикам вообще, а за рост в присутствии конкретных лекарств. Тем не менее, они есть почти у всех энтеробактерий, поэтому лекарства, которые будут «целиться» в них, будут эффективны при лечении многих инфекций. «Это полезное свойство вспомогательного препарата, поскольку оно снизит риск неудачного лечения в связи с факторами, напрямую не связанными с устойчивостью к антибиотикам (биоплёнкой, подавлением иммунного ответа), позволит уменьшить дозу токсичных антибиотиков, таких как колистин, и возможно даже предотвратит появление устойчивых мутантов», — говорит один из авторов исследования, Лука Гвардабасси (Luca Guardabassi).