Лента TH Новости Биоинженерия


Новая технология позволяет напрямую перекачивать антибиотики в бактерии

∴ 135

Исследователи из Университета Висконсина-Мэдисона обнаружили, что биохимия клеточного насоса, которая позволяет переносить микроэлементы внутри организма, может использоваться для прямого уничтожения вредоносных бактерий.

880

Это открытие может переписать почти 50 лет исследований в области транспортировки лекарственных препаратов.

Клетки должны вбирать и выбрасывать различные химикаты, чтобы выжить. Чтобы достичь этого, они используют различные транспортные белки в клеточных мембранах, большинство из которых питаются так называемой движущей силой протона. Протонная движущая сила направлена внутрь клеток в бактерии. Эти транспортеры позволяют измерять движение протонов в клетке, и удалять излишки иных компонентов.

Долгое время считалось, что этот связанный обмен протонами (внутри) и лекарственными препаратами (снаружи) транспортом был очень строгим. Однако в исследовании, опубликованном 7 ноября 2017 г., профессор биохимии из Университета Висконсина-Мэдисона, Хенцлер-Вильдман и сотрудники Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что когда речь заходит в частности о бактерии E. coli, протонно-лекарственный обмен не так строго связаны. Этот транспортер может также перемещать лекарства и протоны через мембрану в том же направлении, а также в противоположном направлении, обеспечивая возможность перемещения молекул из клетки и внутрь ее.

По словам исследователей, эта незначительная деталь имеет большие последствия. А именно – мы получили возможность создавать клетки, заполненные лекарствами.

Долгосрочные последствия заключаются в том, что этот транспортер с несколькими лекарственными средствами является обратимым. Поэтому вместо того, чтобы перекачивать лекарства, чтобы организм мог сопротивляться бактериям, у нас есть возможность напрямую закачивать лекарства в бактерии. Но стоит быть осторожными, так мы ранее никогда так не поступали.Профессор биохимии, Хенцлер-Вильдман

Она добавляет, что это исследование и ее предыдущие работы показывают, что, манипулируя условиями окружающей среды или самим препаратом, исследователи могут контролировать не только скорость транспортировки, но и ее направление – по крайней мере, в пробирках в лаборатории. Попытка подтвердить эту возможность на бактериях является одним из следующих шагов в их исследованиях.

Мы начали с фундаментального научного вопроса о том, «как работают эти транспортеры?» и наткнулись на это действительно верное направление. Люди пытались направлять различные виды насосов, чтобы остановить антибиотическую резистентность. Новое открытие говорит о том, что вы могли бы не просто остановить резистентность, используя эти насосы, как новый механизм ввода лекарств.

Устойчивость бактерий к антибиотикам стала проблемой современной медицины. Проблемой настолько острой, что пришлось вводить метод, который определяет степень устойчивости бактерий к антибиотикам.

Этот конкретный транспортер встречается во многих бактериях. Удивительно, но ученые пока не разобрались основательно с его реальной функцией. Да, он способен откачивать антибиотики, но это не основной транспортер, который помогает кишечной палочке вырабатывать резистентность. Возможно есть и другие механизмы, но они, пока еще, не обнаружены.

Бактерии постоянно находятся в состоянии войны друг с другом, поэтому, возможно, этот процесс играет определенную роль в выработке резистентности к лекарственным средствам. Но этот может также транспортировать что-то еще, что мы не тестировали, или, может быть, оно работает при иных условиях, которые мы еще не тестировали.Профессор биохимии, Хенцлер-Вильдман

Традиционно моделью, используемой для описания этого транспортера, была «модель чистого обмена», которая требовала строгого, регламентированного движения протонов и препарата в противоположных направлениях. Однако реальность этого процесса весьма хаотична.

Хенцлер-Вильдман предлагает новую модель, называемую «модель свободного обмена», где комбинации и направления транспортировки более гибкие, и обладают большим количеством вариантов, чем считалось ранее.

Бактерии E. coli могут быть безвредными, или смертельно опасными. Однако ученые уже имеют на руках молекулярную схему бактерий, которая позволяет обнаружить их слабые места, и разработать соответствующее лекарство, для целевого уничтожения.

Ученые использовали данные магнитного резонанса для визуализации этих конкретных и ранее неизвестных движений транспортера. Затем они изучили, как именно транспортер работает в пробирке когда, например, подвергается воздействию антибиотиков.

По словам ученой, предыдущая модель ограничивала исследования, заводя их в тупик. Новое открытие позволяет иначе взглянуть на биохимию организма.

Филипп Дончев