Президентская программа
исследовательских проектов

Вместе с антибиотиками. Противомикробные пептиды человека против бактериальных инфекций

16.12.2020 | Коммерсант
Источник: Альберт Болатчиев/СтГМУ

Ученые исследовали антимикробные пептиды человека, их количество, необходимое для уничтожения возбудителя болезни, и степень влияния на те или иные бактерии. На основе результатов была предложена новая стратегия борьбы с патогенными бактериями, устойчивыми к антибиотикам. В дальнейшем такие исследования помогут создать новые противомикробные лекарства и методы лечения, основанные на применении антимикробных пептидов. Исследование проведено при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ).

По данным ВОЗ, устойчивость к антибиотикам — это одна из наиболее серьезных угроз для здоровья человечества, продовольственной безопасности и развития. Все больше бактериальных инфекционных заболеваний — например, пневмонию, туберкулез, гонорею и сальмонеллез — становится труднее лечить из-за снижения эффективности антибиотиков.

«Борьба с бактериями, которые не чувствительны к современным препаратам, очень важна. Это связано, во-первых, с растущей летальностью — каждый год более 700 тыс. человек умирает от инфекций, устойчивых к антибиотикам, уже к середине XXI века эта цифра достигнет 10 млн смертей каждый год. Во-вторых, устойчивые к антибиотикам бактерии несут колоссальный экономический ущерб системе здравоохранения: пациенты с такими инфекциями гораздо дольше лежат в стационаре, у них выше риск летального исхода, выше риск развития побочных эффектов в связи с длительностью лечения. Очевидно, что нам нужен принципиально новый подход к борьбе с антибиотикоустойчивыми возбудителями»,— отмечает Альберт Болатчиев, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат медицинских наук, сотрудник Ставропольского государственного медицинского университета.

Один из видов противомикробных препаратов будущего — антимикробные пептиды. Это фрагменты белков, которые вырабатывают живые организмы для борьбы с разными инфекциями. Сотрудник Ставропольского государственного медицинского университета исследовал, как с микробами борются антимикробные пептиды человека дефензины, а именно HNP-1, hBD-1 и hBD-3. Эти пептиды были выбраны как наиболее перспективные, поскольку они действуют на самые разные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы).

Хотя прежде другие ученые проводили исследования этих пептидов, и оставались неясными конкретные цифры. Например, какое минимальное количество лекарства необходимо для уничтожения конкретного возбудителя — золотистого стафилококка или кишечной палочки — или какая фракционная концентрация необходима для борьбы с большим числом бактерий с разной степенью устойчивости к антибиотикам.

Противомикробное действие дефензинов автор статьи исследовал против 27 штаммов золотистого стафилококка и 24 штаммов кишечной палочки — в общей сложности было проанализировано более 50 различных штаммов данных возбудителей. Для того чтобы проверить «силу» антибактериального действия дефензинов (а также их комбинации с антибиотиками), использовали стандартный метод серийных разведений, так называемый метод шахматной доски. Его простота и удобство в том, что можно визуально увидеть какая концентрация вещества необходима для подавления роста бактериальных колоний. Кроме того, применение методики позволяет оценивать комбинированное противомикробное действие двух веществ на бактериальных возбудителей.

«Простота и удобство метода заключается в том, что все видно на глаз. Само исследование занимает 48 часов. Конечно, есть и свои сложности — нужно очень много разных бактериальных штаммов, то есть бактерий одного вида, но с разными свойствами и с разной чувствительностью к антибиотикам. Чем больше разных штаммов, тем выше точность эксперимента»,— поясняет исследователь.

Так, ученому удалось показать, что если комбинировать антибактериальные препараты, например, рифампицин и амикацин вместе с дефензинами HNP-1 или hBD-3, то можно снизить количество первых в несколько раз. Это значит, что в перспективе мы сможем «вернуть» новую жизнь антибиотикам, которые утратили свою эффективность. Кроме того, выяснилось, что то, к каким именно антибиотикам устойчива конкретная бактерия (фенотип антибиотикорезистентности), никак не влияет на чувствительность изученных бактерий к антимикробным пептидам. Таким образом, для антимикробных пептидов (дефензинов) не имеет значения, насколько бактерии «сильны» против обычных антибиотиков — дефензины с одинаковой силой уничтожают любых возбудителей.

«Самое интересное, что мы выяснили,— это то, что даже если бактерия очень устойчива к разным антибиотикам, она все равно погибает при воздействии антимикробных пептидов»,— подчеркивает Альберт Болатчиев.

По словам ученого, полученные данные можно использовать для поиска и разработки новых стратегий преодоления резистентности к используемым в клинической практике противомикробным препаратам.

«Один из путей применения и внедрения антимикробных пептидов в медицину — поиск способов запустить синтез собственных пептидов человека в комбинации с введением “обычных” антибиотиков. Эта стратегия, с одной стороны, может обеспечить преодоление резистентности к антибактериальным препаратам, а с другой стороны, подарит недорогой способ терапии. Введение дефензинов в организм извне — это дорого, поскольку синтез пептидов сегодня — достаточно затратная технология. Мы же хотим в будущем сделать так, чтобы наш организм сам вырабатывал эти дефензины»,— рассуждает Альберт Болатчиев.

Сегодня еще много нерешенных вопросов, не позволяющих испытывать дефензины для лечения инфекций человека.

«Во-первых, это очень дорогие молекулы. Во-вторых, они быстро разрушаются, и их надо очень много. В-третьих, есть ограничения, связанные с их токсичностью в высоких дозах. Ученые рассматривают несколько решений этих задач. Так, можно вводить низкие дозы дефензинов в комбинации с обычными антибиотиками, что мы и показали. Кроме того, можно найти способы стимуляции синтеза собственных дефензинов — мы можем заставить наш организм вырабатывать больше пептидов. Также можно было бы разрабатывать новые — короткие и дешевые в производстве — модифицированные дефензины. Как раз в дальнейших исследованиях я планирую проверить данные предположения»,— заключает исследователь.


Недавние новости

Возврат к списку