Новый метод помешает опасным бактериям обмениваться "оружием" против антибиотиков

Благодаря горизонтальному переносу генов микроорганизмы могут передавать устойчивость к определённым антибиотикам более эффективно, так как для этого нет необходимости растить новое поколение, за ним

Иллюстрация Global Look Press.

Человечество и опасные бактерии ведут на микроскопическом уровне настоящую войну. Медики пытаются справиться с патогенами при помощи антибиотиков. Но, как предупреждают специалисты, люди могут проиграть эту войну, поскольку бактерии (порой даже супербактерии) быстро развивают устойчивость к лекарствам, в том числе только открываемым.

Учёные из Университета Вашингтона в Сент-Луисе пробуют идти другим путём: они ищут не новые антибиотики, а способ отобрать у бактерий возможность обмениваться друг с другом генами, которые определяют устойчивость, или резистентность, к лекарствам.

Поясним, что бактерии могут по-разному получить "иммунитет" к антибиотикам. Во-первых, когда лекарства уничтожают группу бактерий, некоторые из них могут выжить. Затем эти "выстоявшие в битве" микроорганизмы размножаются и, соответственно, передают потомству свои гены резистентности к определённым антибиотикам. Со временем в живых остаются лишь те бактерии, на которые медикаменты не действуют.

Во-вторых, бактерии могут передавать гены не только потомкам, но и "друзьям" (процесс называется горизонтальным переносом генов). Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали, как специалисты хотят помешать бактериям обмениваться такими генам.

Однако таким образом бактерии могут передавать определённые гены друг другу, словно школьники, отправляющие шпаргалки соседу по парте на экзамене.

В данном случае листками-шпаргалками выступают особые небольшие фрагменты ДНК. Специалисты называют их плазмидами. Последние имеют возможность воспроизводить себя самостоятельно и помогают бактериям приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

"Плазмиды хотят захватить мир. Плазмиды – это "корыстные" генетические элементы, которые хотят максимально плодиться. С этой целью они кооперируются с бактериями. Всё это нас пугает, поскольку плазмиды очень эффективны в "коллекционировании" устойчивости к антибиотикам. Размножаясь и заражая больше бактерий, они распространяют устойчивость к лекарствам", – рассказывает старший автор нынешнего исследования Марио Фельдман (Mario Feldman).

Как считает группа Фельдмана, именно плазмиды, помогающие в распространении резистентности, могут стать хорошей мишенью в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями. Поэтому американские специалисты решили сосредоточить своё внимание именно на них.

Фельдман и коллеги экспериментировали с микроорганизмом вида Acinetobacter baumannii, существование которой сегодня беспокоит всех без исключения медиков. Дело в том, что этот вид научился противостоять всем основным антибиотикам.

Большинство бактерий рода Acinetobacter защищаются от "незнакомцев" при помощи смертельных для любых неродственных бактерий белков. Если другой микроорганизм находится слишком близко, ацинетобактеры атакуют его белками. Не трудно догадаться, что это должно вредить репродуктивной стратегии плазмид (и, соотвественно, ослаблять распространение резистентности).

Специалисты задались вопросом, как в таком случае две бактерии могут подобраться друг к другу на достаточно близкое расстояние, чтобы передать плазмиды (что происходит в природе, несмотря на имеющиеся барьеры). Выяснилось, что плазмиды попросту отключают систему самозащиты Acinetobacter, чтобы в итоге ввести копии самих себя в соседние микроорганизмы, до того как они будут уничтожены.

Тогда Фельдман и его коллеги изменили плазмиды таким образом, чтобы они не смогли ослабить или обойти защиту представителей рода Acinetobacter. Оказалось, что в этом случае плазмиды и, следовательно, устойчивость к антибиотикам, не распространялись между микроорганизмами посредством горизонтального переноса генов.

По всей видимости, учёным удалось обнаружить слабое место в "броне" устойчивости бактерий к антибиотикам (блокировка плазмид на время сможет отсрочить выработку резистентности, до тех пор пока не появятся новые поколения устойчивых бактерий).

Теперь исследователи хотят найти способ блокировать передачу плазмид при помощи различных химических соединений. Последние могут стать частью будущих дезинфицирующих средств.

"Нам необходимо найти новые методы лечения, которые не убивают бактерии, а предотвращают [развитие] их лекарственной устойчивости. В результаты мы могли бы и в будущем использовать наши антибиотики", – заключает Фельдман.

Результаты работы представлены в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Добавим, что недавно учёные Оксфордского университета обнаружили "генетический ускоритель", помогающий бактериям вырабатывать устойчивость, и теперь специалисты могут его отключить.