Breaking down the microbiology world one bite at a time
Двухсторонний подход к устойчивости к антибиотикам
Антибиотики – это те лекарства, которые мы все использовали в тот или иной момент жизни. С тех пор как в 1928 году Александр Флеминг открыл первый антибиотик, пенициллин, эта находка начала новую эру в медицине. Антибиотики стали революционным препаратом. До применения антибиотиков, инфекционные болезни и эпидемии возглавляли списки смертности. Эти лекарства помогли снизить распространение инфекций, и смертность от неинфекционных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, стала новой проблемой для врачей. Однако, не стоит думать, что нам больше не придется беспокоиться о последствиях той эры, когда люди не подозревали о существовании антибиотиков.
Научные и медицинские сообщества добились прогресса в лечении заболеваний, вызванные бактериальными патогенами. Несмотря на это, эти патогены развили механизмы защиты от антибиотиков, и один из самых известных и мощных характеризуется устойчивостью к антибиотикам. Эта устойчивость является результатом естественной резистентности, которой обладают некоторые виды бактерий, и генетических мутаций, которые передаются из поколения в поколение.
Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) является неопасным бактериальным патогеном, который обычно проживает на коже, в носу и на других частях тела. Однако, при определенных обстоятельствах, эта бактерия может причинить вред. Более того, золотистый стафилококк является основной причиной инфекций кожи и мягких тканей, а также может вызывать пневмонию, инфекции кровотока и сердца.
В последнее время отмечается, что S. aureus приобретает устойчивость к метициллину, антибиотику, используемому как первая линия защиты от инфекций. Данная динамика вынуждает врачей обращаться к антибиотикам только в крайних случаях, так как на настоящий момент не существует альтернативных методов лечения заболеваний, вызванные устойчивыми к антибиотикам бактериями. Помимо развития устойчивости к антибиотикам, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus (известный как MRSA) также имеет механизмы, позволяющие бактериям скрываться от клеток нашей иммунной системы, таких как нейтрофилов, которые затем не могут адекватно защитить нас от этого патогена. Оба этих фактора чрезвычайно затрудняют лечение данных инфекций, и, как следствие, приводят к фатальным последствиям. Это подчеркивает срочность необходимости разработки новых терапевтических средств и/или терапевтических стратегий для борьбы с бактериями с устойчивостью к множествам существующих лекарств.
Новый подход, исследуемый в настоящее время для решения этой проблемы, сосредоточен на разработке и использовании иммунотерапевтических средств, в основе которых лежит собственная антибактериальная стратегия нашего организма. Например, наша иммунная система производит белки, которые могут как напрямую убивать/деактивировать патогены, так и создавать вокруг них химический градиент, который привлекает другие иммунные клетки для борьбы с инфекцией. Эта стратегия может помочь в борьбе с MRSA, которая имеет способность скрываться от иммунной системы и обладает устойчивостью ко многим из доступных в настоящее время антибиотиков.
Заинтригованные таким природным механизмом защиты, Payne с коллегами предложили создать искусственную версию этих белков для лечения MRSA. Белки будут синтезированы путем химического соединения иммуноактивирующего соединения (которое будет создавать химический градиент для привлечения иммунных клеток к месту инфекции MRSA) с антибактериальным соединением, которое будет связываться с MRSA и убивать бактерии. Эта комбинация позволит иммунной системе специфически обнаруживать и атаковать вторгшиеся бактерии MRSA (см. изображение ниже).
Для данного механизма ученые выбрали формилированные пептиды fPeps (пептиды, содержащие формальдегидную группу). Эти небольшие молекулы хорошо известны своей крепкой химической связью с нейтрофилами и их биологической активацией, что способствует к привлечению нейтрофилов к очагу инфекции и фагоцитозу (уничтожению болезнетворных клеток с использованием антибактериальных механизмов). В природе, формилированные пептиды являются компонентом бактериальных белков, и наша иммунная система научилась распознавать и запускать иммунный ответ в их присутствии. Для эксперимента ученые выбрали антибиотик ванкомицин, который, как известно, разрушает клеточную стенку S. aureus.
Комбинация двух соединений создает уникальный иммунотерапевтический препарат, который напрямую связывается с клетками S. aureus, при этом создавая химический градиент вокруг места инфекции для привлечения нейтрофилов и уничтожении MRSA. На данном этапе, ученые продемонстрировали впечатляющий успех данного иммунотерапевтического средства на инфекционных моделях в чашках Петри и на мышах с MRSA-пневмонией. Положительные результаты открывают новые перспективы для применения этого подхода, что приближает нас к лечению инфекций MRSA у людей.
Несмотря на захватывающие новости, следует отметить, что впереди еще множество исследований, предназначенные для определения клинического использования препарата на людях. Тем не менее, это исследование представляет собой захватывающий и многообещающий новый путь борьбы с устойчивостью к антибиотикам.
Association for Professionals in Infection Control and Epidemiology. (2019, June 27). Staphylococcus aureus. APIC. https://apic.org/monthly_alerts/staphylococcus-aureus/
Ventola C. L. (2015). The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. P & T : a peer-reviewed journal for formulary management, 40(4), 277–283.
Wen, X., Xu, X., Sun, W., Chen, K., Pan, M., Wang, J. M., Bolland, S. M., & Jin, T. (2019). G-protein–coupled formyl peptide receptors play a dual role in neutrophil chemotaxis and bacterial phagocytosis. Molecular Biology of the Cell, 30(3), 346–356. https://doi.org/10.1091/mbc.e18-06-0358
Guerra, F. E., Borgogna, T. R., Patel, D. M., Sward, E. W., & Voyich, J. M. (2017). Epic immune battles of history: Neutrophils vs. Staphylococcus aureus. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 7. https://doi.org/10.3389/fcimb.2017.00286
BioRender. (n.d.). https://app.biorender.com
Featured image: Scanning electron micrograph of a human neutrophil ingesting Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA; purple). Link here
Перевод был сделан Марией Мартыновой
micro-bites.org 