Устойчивость к лекарствам: соединение "троянский конь" убивает бактерии изнутри
Галлий - соединение, похожее на железо - похоже на пищу и может заставить бактерии съесть его. Попав внутрь, он уничтожает микробы. В новом исследовании ученые успешно использовали это соединение для лечения инфекций легких у мышей и людей.
Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) считают устойчивость к антибиотикам «одной из самых больших проблем общественного здравоохранения нашего времени».
В Соединенных Штатах ежегодно более 2 миллионов человек заболевают устойчивой к лечению инфекцией, и в результате 23 000 человек умирают.
Таким образом, борьба с супербактериями была в центре внимания многих недавних исследований. Ученые применили математический анализ для изучения всех комбинаций лекарств, которые могут убить устойчивые к лечению бактерии, а некоторые обратились к природе, чтобы изучить антимикробный потенциал таких соединений, как экстракт лука.
Теперь исследователи пробуют «скрытый» подход. Ученые под руководством Прадипа Сингха, профессора микробиологии и медицины Медицинской школы Вашингтонского университета в Сиэтле, изучили молекулу, которая может уничтожать бактерии изнутри.
Молекула представляет собой металл под названием галлий, похожий на железо. Профессор Сингх и его команда разработали подход, при котором вместо того, чтобы пытаться уничтожить бактерии извне, они «заманили» микробы в «поедание» молекулы, которая выглядит как еда.
Они протестировали свой подход как на мышах, так и на людях и опубликовали свои выводы в журнале. Трансляционная медицина науки.
Ключ в системе питания бактерий
Проф. Сингх и его коллеги сосредоточили свои усилия на супербактерии под названием Синегнойная палочка, который вызывает инфекцию в нескольких местах, включая легкие и мочевыводящие пути.
Проф. Сингх объясняет, почему ученые обратились к галлию из-за его антимикробных свойств. «Организм делает все возможное, чтобы защитить железо от бактерий, а заражающие организмы запускают специальные системы, чтобы импортировать железо и украсть его у хозяина», - говорит он.
«Галлий разрушает механизмы, которые используют бактерии для создания новой ДНК, и без этого бактерии не могут размножаться», - объясняет соавтор исследования Брэдли Бритиган, профессор внутренней медицины в Медицинском центре Университета Небраски в Омахе.
«Для этого и других важных процессов требуется железо, а галлий - это гаечный ключ, который отключает систему».
Исследователи изучили антибиотические эффекты галлия на мышиной модели легочной инфекции и в клиническом испытании фазы I с участием 20 человек с муковисцидозом и хронической респираторной инфекцией с P. aeruginosa.
Однократная доза галлия полностью избавила грызунов от инфекции легких. «Кроме того, системное лечение галлием улучшило функцию легких у людей с [муковисцидозом] и хроническими заболеваниями. P. aeruginosa легочная инфекция », - сообщают исследователи.
«Эти результаты, - заключают они, - повышают вероятность того, что человеческие инфекции можно лечить, воздействуя на метаболизм железа или другие питательные факторы уязвимости бактериальных патогенов».
Соединение троянского коня безопасно и эффективно
Автор первого исследования профессор Кристофер Госс из Вашингтонского университета сравнивает галлий с троянским конем. «Галлий не только не в состоянии питать бактерии, как железо, - говорит он, - он даже вредит им».
«Наше предварительное исследование на небольшой группе людей с [муковисцидозом] показывает, что галлий безопасен и улучшает функцию легких пациентов […]. Это впечатляющие результаты, но нам необходимо провести больше исследований, чтобы определить, можно ли превратить галлий в обычное безопасное лечение ».
Проф. Кристофер Госс
Авторы надеются, что лечение на основе галлия станет первым воплощением идеи Луи Пастера; в 1800-х годах Пастер предположил, что вмешательство в питание бактерий может быть эффективным способом их уничтожения.
«[Мы] воодушевлены этими результатами, но мы должны проявлять осторожность и проделать дополнительную работу, прежде чем мы узнаем об этом», - говорит профессор Сингх.
