Чудо, убивающее бактерии: ученые разрабатывают полимеры, которые побеждают устойчивые к антибиотикам супербактерии

Ученые разработали новое семейство полимеров, которое эффективно убивает бактерии, включая кишечную палочку и MRSA, не вызывая устойчивости к антибиотикам. Этот прорыв, предполагающий междисциплинарное сотрудничество, знаменует собой значительный шаг в борьбе с угрозой общественному здравоохранению, которую представляют супербактерии.

Доктор Квентин Мишодель и его исследовательская группа создали новое семейство полимеров, способных убивать бактерии, не вызывая устойчивости к антибиотикам. Это важный шаг 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 11 декабря 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 оказался ключевым, учитывая, что он должен выдерживать высокую концентрацию зарядов, а также быть водорастворимым — особенность, которую он описывает как необычную для этого типа процесса. Добившись успеха, лаборатория Мишоделя протестировала свои полимеры против двух основных типов бактерий, устойчивых к антибиотикам — кишечной палочки и золотистого стафилококка (MRSA) — в сотрудничестве с группой доктора Джессики Шиффман из Массачусетского университета в Амхерсте.

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 [к.б.н. кандидат] Натан Уильямс и доктор Жан-Филипп Пеллуа здесь, в Техасском 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. «Мы находимся в процессе синтеза множества аналогов с этой захватывающей целью», — сказал он.