Международная группа исследователей определила, как бактерии Pseudomonas aeruginosa удается прикреплять свою внешнюю мембрану к клеточной стенке — структуре, которая действует как защита от лекарств. Открытие, сделанное Институтом тонкой химии (IQF-CSIC) в Испании и Университетом Нотр-Дам в США, открывает новые способы ослабить эту естественную защиту и сделать бактерии уязвимыми к антибиотикам. Всемирная организация здравоохранения считает микроорганизм одним из 15 самых опасных в мире из-за его устойчивости к лекарствам.
Исследование приобрело известность после обнаружения бактерий в продуктах бренда Ypê, что побудило Национальное агентство по надзору за здоровьем (Anvisa) запретить коммерческое использование зараженных предметов в Бразилии. Исследования раскрывают механизмы, которые могут принести пользу пациентам по всему миру.
Как бактерии создают свою броню
Ученые обнаружили, что Pseudomonas aeruginosa использует своего рода «молекулярную заклепку», чтобы соединить внешнюю мембрану с клеточной стенкой, образуя практически непроницаемый двойной барьер. Эта двойная структура позволяет бактериям избегать действия некоторых лекарств, включая пенициллин и другие широко используемые антибиотики.
Белок PA2854 был идентифицирован как ответственный за построение этой важной связи. Исследователи смогли наблюдать этот процесс на атомном уровне с помощью рентгеновской кристаллографии высокой интенсивности. Заблокировав образование этой «заклепки» в ходе лабораторных испытаний, команда смогла значительно ослабить бактериальную броню, сделав ее более уязвимой для лекарств.
Перспективы новых методов лечения
Выявленный защитный механизм характерен не только для Pseudomonas aeruginosa. Другие бактерии, классифицируемые как грамотрицательные, используют ту же систему для защиты, что расширяет потенциал открытий. Исследование прокладывает путь к разработке методов лечения, которые специфически блокируют эту «молекулярную заклепку» у нескольких видов резистентных микроорганизмов.
Ученые подчеркивают, что понимание деталей того, как супербактерии выстраивают свою защиту, имеет важное значение для разработки новых лекарств. Этот подход может привести к созданию более эффективных лекарств против внутрибольничных инфекций, вызванных штаммами с множественной лекарственной устойчивостью.
Ключевые моменты исследования включают в себя:
- Белок PA2854 действует как «молекулярная заклепка» у бактерий.
- Блокирование этого белка ослабляет внешнюю мембрану.
- Этот механизм применим и к другим грамотрицательным бактериям.
- Рентгеновская кристаллография позволила наблюдать на атомном уровне.
- Результат может привести к созданию новых антибиотиков
Риски Pseudomonas aeruginosa
Бактерии естественным образом присутствуют в почве, воде и влажной среде. Их инфекции варьируются от легких, таких как наружный отит, до тяжелых, вызывающих пневмонию и тяжелые инфекции легких. В больницах он ответственен за внутрибольничные инфекции, которые ставят под угрозу пациентов с ослабленным иммунитетом.
В случае с продуктами Ypê биопленка, образованная бактериями, продемонстрировала устойчивость даже к чистящим и дезинфицирующим средствам. Это подчеркивает исключительную способность микроорганизма защищать себя в неблагоприятных условиях.
Глобальная проблема устойчивости к противомикробным препаратам
Растущая устойчивость к антибиотикам представляет собой одну из крупнейших современных проблем общественного здравоохранения. Чрезмерное использование лекарств, постоянное воздействие антибиотиков в больничных условиях и загрязнение окружающей среды создали условия для появления супербактерий. Глобальные организации здравоохранения предупреждают, что без вмешательства инфекции, вызванные микроорганизмами с множественной лекарственной устойчивостью, могут стать неконтролируемыми.
Открытие IQF-CSIC и Нотр-Дама предлагает другую точку зрения на борьбу с этим сценарием. Вместо того, чтобы просто искать новые антибиотики, исследования углубляют понимание того, как эти бактерии выстраивают свою защиту, что позволяет нам разрабатывать более целенаправленные и потенциально более эффективные стратегии.
Следующие этапы исследования
Работа продолжается на этапе лабораторных испытаний. Сейчас исследователи пытаются проверить, работает ли блокировка белка PA2854 на живых моделях и приводит ли это к разработке новых жизнеспособных лекарств для клинического использования. Партнерство с фармацевтическими компаниями может ускорить внедрение этого открытия в медицинскую практику.