Ученые создали новое семейство полимеров, способных убивать бактерии, не вызывая устойчивости к антибиотикам, что является важным шагом в борьбе с такими супербактериями, как кишечная палочка и MRSA.
Устойчивые к антибиотикам бактерии стали быстро растущей угрозой для общественного здравоохранения. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, ежегодно на их долю приходится более 2,8 миллиона инфекций. Без новых антибиотиков даже обычные травмы и инфекции могут стать смертельными.
Теперь ученые стали на шаг ближе к устранению этой угрозы благодаря сотрудничеству под руководством Техасского университета A&M, которое разработало новое семейство полимеров, способных убивать бактерии, не вызывая при этом устойчивости к антибиотикам, разрушая мембраны этих микроорганизмов.
«Новые полимеры, которые мы синтезировали, могут помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам в будущем, предоставляя антибактериальные молекулы, которые действуют через механизм, против которого бактерии, по-видимому, не развивают устойчивость», — сказал доктор Квентин Мишодель, доцент кафедры химии и руководитель исследователь в исследовании, опубликованном в Трудах Национальной академии наук (PNAS).
Работая на стыке органической химии и науки о полимерах, Лаборатория Мишоделя смогла синтезировать новый полимер, тщательно спроектировав положительно заряженную молекулу, которую можно сшить много раз, чтобы сформировать большую молекулу, состоящую из одного и того же повторяющегося заряженного мотива, используя тщательно отобранный материал, катализатор под названием АкваМет. По словам Мишоделя, этот катализатор оказывается ключевым, учитывая, что он должен выдерживать высокую концентрацию зарядов, а также быть растворимым в воде — особенность, которую он описывает как необычную для этого типа процесса.
Добившись успеха, лаборатория Мишоделя в сотрудничестве с группой доктора Джессики Шиффман из Массачусетского университета в Амхерсте протестировала свои полимеры против двух основных типов бактерий, устойчивых к антибиотикам — кишечной палочки и золотистого стафилококка (MRSA). Ожидая этих результатов, исследователи также проверили токсичность своих полимеров в отношении эритроцитов человека.
«Общая проблема с антибактериальными полимерами — отсутствие селективности между бактериями и клетками человека при воздействии на клеточную мембрану», — объяснил Мишодель. «Главное — найти правильный баланс между эффективным подавлением роста бактерий и неизбирательным уничтожением нескольких типов клеток».
Мишодель считает, что междисциплинарный характер научных инноваций и щедрость преданных своему делу исследователей в кампусе Техасского университета A&M и в стране являются факторами успеха его команды в определении идеального катализатора для сборки их молекул.
«Этот проект разрабатывался несколько лет, и он был бы невозможен без помощи нескольких групп, а также наших сотрудников из Массачусетского университета», — сказал Мишодель. «Например, нам пришлось отправить несколько образцов в лабораторию Леттери в Университете Вирджинии, чтобы определить длину наших полимеров, что потребовало использования прибора, который есть в немногих лабораториях в стране. Мы также чрезвычайно благодарны Натан Уильямс и доктору Жан-Филипп Пеллуа, Техасский A&M, которые предоставили свой опыт в нашей оценке токсичности эритроцитов».
Мишодель говорит, что теперь команда сосредоточится на улучшении активности своих полимеров против бактерий – в частности, их селективности в отношении бактериальных клеток по сравнению с клетками человека – прежде чем перейти к анализам in vivo .
Мишодель: «Мы находимся в процессе синтеза множества аналогов с этой захватывающей целью».
По материалам: today.tamu.edu
Это открывает захватывающие перспективы в области борьбы с устойчивостью к антибиотикам.