Арктичне море виявилося потенційним джерелом нових лікарських засобів

Вчені виявили нові сполуки в бактеріях Арктичного моря, які можуть боротися з інфекціями, стійкими до антибіотиків, та прокласти шлях для ліків наступного покоління.

Проблема стійкості до антибіотиків та нові можливості

Антибіотики є основою сучасної медицини; без них лікування інфекцій та проведення хірургічних операцій було б надзвичайно ризикованим. Однак щороку ми стикаємося зі зростаючою проблемою стійкості бактерій до антибіотиків, тоді як темпи відкриття принципово нових антибіотиків значно відстають.

Дослідження нових середовищ існування

Є підстави для надії: 70% усіх ліцензованих антибіотиків походять з актинобактерій, що живуть у ґрунті, але більшість середовищ існування на Землі ще не досліджені. Пошук нових антибіотиків серед актинобактерій в інших, маловивчених місцях, таких як Північний Льодовитий океан, є перспективною стратегією. Особливо, якщо можна знайти нові молекули, які не вбивають бактерії безпосередньо, але знижують їхню вірулентність (здатність викликати захворювання), що ускладнює розвиток резистентності та зменшує ймовірність побічних ефектів.

Передові методи скринінгу виявляють нові сполуки

«У нашому дослідженні ми використовували високочутливий скринінг (FAS-HCS) та аналіз транслокації Tir для специфічної ідентифікації антивірулентних та антибактеріальних сполук з екстрактів актинобактерій», — каже доктор Пайві Таммела, професор Гельсінського університету, Фінляндія, та провідний автор дослідження, опублікованого в журналі Frontiers in Microbiology. «Ми виявили дві різні сполуки: великий фосфоліпід, який пригнічує вірулентність ентеропатогенної кишкової палички (EPEC), не впливаючи на її ріст, та сполуку, яка пригнічує ріст бактерій, обидві з актинобактерій, виділених з Північного Льодовитого океану».

Для аналізу препаратів-кандидатів команда провела автоматизовану систему скринінгу, розроблену для роботи зі складними мікробними екстрактами. Дослідники розробили новий набір методів, які дозволяють їм одночасно тестувати противірусну та антибактеріальну дію сотень невідомих сполук. Цільовим дослідженням вони обрали штам EPEC, який викликає сильну діарею у дітей віком до п'яти років, особливо в країнах, що розвиваються.

Відкриття противірусних та антибактеріальних сполук

Досліджувані сполуки були отримані з чотирьох видів актинобактерій, виділених з безхребетних, зібраних в Північному Льодовитому морі біля Шпіцбергена під час експедиції норвезького дослідницького судна Kronprinz Haakon у серпні 2020 року. Потім бактерії культивували, клітини екстрагували, а їхній вміст розділяли на фракції. Кожну фракцію тестували in vitro на наявність EPEC, що прилипають до клітин колоректальної карциноми.

Дослідники виявили дві раніше невідомі сполуки з різною біологічною активністю: одну з невідомого штаму (T091-5) роду Rhodococcus, а іншу з невідомого штаму (T160-2) роду Kocuria. Сполука зі штаму T091-5, ідентифікована як великий фосфоліпід, продемонструвала потужний антивірулентний ефект, пригнічуючи утворення актинового п'єдесталу та зв'язування EPEC з рецептором Tir на поверхні клітини-хазяїна. Сполука зі штаму T160-2 показала сильні антибактеріальні властивості, пригнічуючи ріст бактерій EPEC.

Багатообіцяючі результати та наступні кроки

Детальний аналіз показав, що фосфоліпід зі штаму T091-5 не пригнічував ріст бактерій, що робить його перспективним кандидатом для противірусної терапії, оскільки він знижує ймовірність розвитку резистентності. Водночас сполука зі штаму T160-2 пригнічувала ріст бактерій і буде додатково вивчена як потенційний новий антибіотик.

Для виділення та ідентифікації цих сполук використовували методи ВЕРХ-HR-MS2. Молекулярна маса фосфоліпіду становила близько 700, і це порушувало взаємодію між EPEC та клітинами-господарями. «Наступні кроки включають оптимізацію умов культивування для виробництва сполук та виділення достатньої кількості кожної сполуки для подальшої характеристики їхньої структури та біологічної активності», – додав Таммела.