Bakterijų mūšis sukuria naujus antibiotikus

MIT mokslininkai paskatino bakterijas gaminti naują antibiotiką, supriešindami jas su mikrobų priešu. Naujai atrastas junginys gali nužudyti H. pylori , bakterijos, susijusios su skrandžio opomis. Šis metodas galėtų būti naujas būdas atrasti naujus antibiotikus ir atskleisti, kaip ir kada bakterijos išskiria šiuos toksiškus junginius.





Bakterijų kova: Mokslininkai atrado naują antibiotiką, išskirtą iš Rhodococcus fascians bakterijos. Kai lašinamas ant popierinio disko (balto), esančio lėkštėje, pilnoje kitų bakterijų (oranžinės), naujasis antibiotikas naikina bakterijas.

Laboratorija yra prijaukinta vieta, jei esate bakterija: jums nereikia kovoti dėl cukraus kristalo, sako Philipas Lessardas, MIT molekulinis biologas, bendradarbiavęs atliekant šį darbą. Taigi galbūt mes nematome, kad jie išspjautų cheminius junginius, kaip įprasta.

Antibakterinis atsparumas – kai bakterijos tampa neįveikiamos tam tikram vaistui – tampa didele Amerikos ligoninių krize. Ligų kontrolės ir prevencijos centrų duomenimis, maždaug du milijonai amerikiečių kasmet užsikrečia būdami ligoninėse, iš kurių 90 000 yra mirtini. Apie 70 procentų šių infekcijų yra atsparios bent vieno tipo antibiotikams.



Viso pasaulio mokslininkai ieško būdų, kaip sukurti naujus antibiotikus. Kai kurie projektai apima esamų vaistų suliejimą į stiprias naujas molekules, o kiti metodai yra skirti naujų vaistų, skirtų specifiniams mikrobų atsparumo mechanizmams, kūrimui. Tačiau naujausi sekos nustatymo tyrimai rodo, kad bakterijos turi nepanaudotą naujų antibiotikų šulinį, kurio jos negamina normaliomis laboratorinėmis sąlygomis, todėl mokslininkai dešimtmečius lieka paslėpti.

Mokslininkai, dirbantys Anthony Sinskey MIT laboratorija nustatė dirvožemio bakterijų padermės genomą, žinomą kaip Rhodococcus fascins . Jie nustebo sužinoję, kad šis organizmas, kuris nėra žinomas dėl savo antibiotikų gamybos galių, turi daugybę genų, dalyvaujančių antibiotikų tipo junginių metabolizme. (Laukinėje gamtoje bakterijos gamina antibiotikus kaip išgyvenimo mechanizmą, kad išsilaisvintų perpildytame mikrobų pasaulyje.)

Nors Rodokokas atrodė, kad genetiškai gali gaminti junginius, organizmai to nedarė laboratorijoje, kol, ty jie nebuvo auginami kartu su kitos rūšies bakterijomis, vadinamomis Streptomyces , kurie yra vieni produktyviausių antibiotikų gamintojų mikrobų pasaulyje. Mikrobiologas Kazuhiko Kurosawa ir jo kolegos praėjusį mėnesį paskelbė savo atradimą Amerikos chemijos draugijos žurnalas .



Naujasis junginys, vadinamas rodostreptomicinu, priklauso antibiotikų, žinomų kaip aminoglikozidai, klasei, įskaitant neomiciną, naudojamą daugelyje pirmosios pagalbos kremų, ir streptomiciną, vaistą nuo tuberkuliozės. Nors neaišku, ar vaistas būtų tinkamas klinikiniam naudojimui, ankstyvieji bandymai rodo, kad jis gali nužudyti H. pylori , bakterijos, susijusios su skrandžio opomis, ir gali išgyventi labai rūgščioje aplinkoje, pavyzdžiui, skrandyje. Atrodo, kad molekulėje taip pat yra naujas struktūrinis komponentas, kuris galėtų būti pradinis taškas chemikams, norintiems kurti naujus vaistus. Tai atveria naują sritį cheminės įvairovės erdvėje, sako Lessard.

Mokslininkai dar tiksliai nežino, kaip Rodokokas padermė įgijo gebėjimą gaminti šį naują toksiną. Tik viena iš daugelio kolbų Rodokokas auga kartu su priešu Streptomyces pagamino antibiotiką. Kurosawa ir jo kolegos išsiaiškino, kad vaistus gaminančioje padermėje yra didelė DNR dalis iš kito organizmo. Nors ankstesni tyrimai rodo, kad bakterijų DNR keitimasis yra gana dažnas reiškinys – manoma, kad tai lemia bakterijų gebėjimą greitai išvystyti atsparumą vaistams – keitimąsi buvo sunku stebėti iš pirmų lūpų. Tokiu atveju procesas pagaunamas, o pasekmes matosi, sako Jonas Clardy , chemikas iš Harvardo medicinos mokyklos Bostone.

Šis darbas sukėlė jaudulį iš mokslininkų, kuriančių naujus antibiotikus, nes šis metodas gali būti naujas būdas atskleisti paslėptus skirtingų bakterijų rūšių antibiotikų gamybos gebėjimus. Sekvenavimo technologijos pažanga dabar leidžia pamatyti, kaip žinomų antibiotikų įvairovė atsirado dėl genų keitimo, sako Michaelas Fischbachas, mikrobų genetikas iš Broad instituto Kembridže, MA. Fischbachas prižiūri projektą, skirtą 16 padermių sekvenavimui Streptomyces , kuriame mokslininkai išbandys panašius metodus, norėdami įtikinti naujus vaistus.



Ankstesni sekos nustatymo tyrimai rodo, kad kai kurios padermės turi genetinį gebėjimą gaminti 20–30 skirtingų antibiotikų, tačiau kai jos auginamos pačios patogiomis laboratorinėmis sąlygomis, jos gamina tik du ar tris. Kur kiti 90 procentų? – klausia Fischbachas. Manau, kad [Kurosavos] požiūris yra tinkamas būdas tai ištirti.

Dar neaišku, ar pakeistoje DNR dalyje yra paties antibiotiko genų, ar jis suaktyvina reguliavimo mechanizmą, kuris įspėja Rodokokas įsiskverbia į bakterijas, įjungiant būdingą, bet dažnai tylų toksinų gamybos mechanizmą. Kol kas mokslininkai sekvenavo tik pusę DNR intarpo; jie tikisi greitai sekti antrąją pusę.

paslėpti