Нове дослідження вказує на потенційно новий підхід до боротьби з супербактеріями

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, стійкість до протимікробних препаратів є однією з 10 найбільших глобальних загроз для здоров'я населення, і вчені намагаються знайти нові інструменти для лікування найсмертоносніших інфекцій, стійких до ліків. Однак це дослідження припускає, що зниження вірулентності стійких інфекцій замість того, щоб намагатися знищити бактерії, може запропонувати альтернативний підхід до лікування.

Дослідження, опубліковане 13 лютого 2023 року в Proceedings of the National Academy of Science, припускає, що терапія, спрямована на ці два білки, може вивести з ладу MRSA, зробивши його менш смертоносним і, можливо, навіть нешкідливим. Такий підхід також знизив би ризик розвитку стійкості до антибіотиків.

Ми шукали альтернативний спосіб боротьби з MRSA. Нам було цікаво зрозуміти, як бактерія викликає захворювання, щоб побачити, чи можемо ми безпосередньо втручатися у фактори вірулентності, які виробляє бактерія. Якщо ми зможемо її обеззброїти, то, можливо, нам не доведеться турбуватися про те, що вона не піддається впливу протимікробних препаратів.

Чому бактерії стали стійкими до ліків

Стійкість до протимікробних препаратів розвивається, коли медикаментозне лікування знищує деякі, але не всі бактеріальні клітини. Бактерії, що залишилися, мають певну природну резистентність, тому, якщо вони мають шанс знову заселитися, наступна інфекція буде сильнішою перед обличчям антибіотиків. Таке ненавмисне селективне розмноження призвело до появи таких супербактерій, як MRSA та туберкульозу із множинною стійкістю до ліків.

Підхід до лікування інфекції, який робить її менш шкідливою, не вбиваючи, може усунути потенціал для такої вибіркової селекції. У випадку з MRSA цьому перешкоджає той факт, що бактерія виробляє кілька типів токсинів у великій кількості. Розуміння кожного механізму та його вимкнення є надзвичайно складним завданням.

Що довідалися вчені

Попередня робота Дікі та інших дослідників показала, що два білки виконують роль поромів для транспортування молекул токсину через мембрану бактеріальної клітини до зовнішнього середовища. Але було незрозуміло, чому існує два білки-переносники і як вони функціонують. Без цього розуміння вчені не можуть розробити терапію для запобігання секреції токсинів.

Щоб зрозуміти механізм, Дікі та його команда видалили кожен тип транспортерів за допомогою генної інженерії та спостерігали за тим, як клітини MRSA виділяють токсини. Вони виявили, що один білок-транспортер збирає гідрофільні, або водолюбні, токсини, що плавають у цитоплазмі клітини, і транспортує їх через клітинну мембрану. Коли цей транспортер був відсутній, гідрофільні токсини продовжували накопичуватися всередині клітин MRSA, де вони були нешкідливими як для MRSA, так і для будь-якого потенційного хазяїна.

Коли команда видалила другий білок-транспортер, гідрофобні (відштовхуючі воду) токсини накопичувалися в клітині. Це важливо, оскільки ці токсини мають тенденцію самостійно виходити з водянистої цитоплазми і осідати в більш жирній клітинній мембрані. Саме там токсини MRSA завдають шкоди клітинам хазяїна та клітинам MRSA. Отже, без другого білка-переносника клітини MRSA пошкоджуються власними гідрофобними токсинами.

Чому це справді важливе відкриття

Результати дослідження мають значення не лише для MRSA. Коли дослідники вивчили геноми багатьох інших бактерій, вони виявили, що багато з них мають гени для виробництва подвійної системи транспортних білків, подібної до тієї, яку вони виявили у MRSA. Це відкриття вказує на потенціал нового підходу до лікування інших бактеріальних інфекцій.

Загалом, це дослідження дає нове розуміння складних механізмів вірулентності бактерій і дає надію на нові підходи до боротьби зі стійкими до ліків інфекціями.