Новый антибиотик эффективен против бактерий со множественной лекарственной устойчивостью

Все больше людей умирает из-за инфекций, вызванных устойчивыми к антибиотикам бактериями (700 тысяч человек в год, согласно отчету ООН, выпущенному в 2019 году). Антибиотик колистин, выделенный из бактерий, — препарат последнего резерва для лечения инфекций, вызванных грамотрицательными бактериями со множественной лекарственной устойчивостью. Однако из-за широкого распространения плазмидного гена резистентности к колистину mcr-1, кодирующего фосфоэтаноламинтрансферазу, колистин становится все менее эффективным.

Поскольку mcr-1-подобные гены распространены в микробиоме почвы, группа ученых из США предположила, что у бактерий есть другое средство, эффективное против резистентных к колистину конкурентов. И если найти такое соединение, то на его основе можно создать новый антибиотик, решающий проблему бактериальной резистентности.

В природе у бактерий антибиотики часто возникают как своего рода коллекции аналогичных структур, которые кодируются эволюционно связанными кластерами генов. То есть бактерии зачастую несут не один, а много генов, кодирующих схожие (но не идентичные) антибиотики. Вероятно, поэтому в природе бактериальная резистентность не возникает так быстро, как при применении антибиотиков в медицине.

Новый антибиотик ученые идентифицировали не самым обычным способом. Вместо того, чтобы культивировать бактерии в лаборатории и извлекать синтезируемые ими антибактериальные соединения, они искали гены, которые кодируют эти соединения. Авторы проанализировали более 10 000 бактериальных геномов и обнаружили 35 групп генов, которые кодируют колистин-подобные вещества.

Гены в одной из групп значительно отличались от генов, кодирующих колистин. Ожидалось, что их продукт будет работать против резистентных к колистину бактерий. Исследователи смогли предсказать структуру молекулы, которую эти гены кодировали и синтезировать ее. Молекулу назвали маколацином.

Маколацин оказался эффективным против нескольких типов резистентных к колистину бактерий, чья устойчивость опосредована либо плазмидным геном mcr-1, либо хромосомным геном eptA, также кодирующим фосфоэтаноламинтрансферазу. В том числе маколацин был эффективен против Neisseria gonorrhoeae — эту бактерию Центры по контролю и профилактике заболеваний относят к угрозам самого высокого уровня.

Затем ученые протестировали маколацин с оптимизированной структурой на мышах, инфицированных штаммом Acinetobacter baumannii, устойчивым ко всем известным антимикробным препаратам. У мышей, получивших инъекцию маколацина, через 24 часа наблюдался почти полный клиренс инфекции. В то же время терапия колистином не сработала.

В будущем потребуются дополнительные исследования in vivo, чтобы выявить и решить возможные проблемы и начать разработку препаратов, основанных на маколацине.

Как отмечают авторы работы, изучение природных аналогов других антибиотиков, к которым в клинических условиях развивается резистентность, может помочь выявить и другие соединения, активные против штаммов бактерий со множественной лекарственной устойчивостью.