На смену антибиотикам может прийти новый тип лекарств

Ученые нашли Панацею – защитный механизм бактерий, обход или прицельная атака на который может помочь человечеству в борьбе с множеством опасных инфекций, пишет Science Daily.

Исследователи из Университета Лунда обнаружили механизм, способный нейтрализовать сотни различных токсинов и защитить бактерии от вирусных атак. Механизм был назван Панацеей в честь греческой богини медицины, чье имя стало синонимом универсального лекарства. Исследователи говорят, что понимание механизмов бактериального токсина и антитоксина будет иметь решающее значение для будущего успеха так называемой фаговой терапии инфекций, устойчивых к антибиотикам. 

Так называемые системы токсин-антитоксин служат своего рода выключателем во многих геномах бактериальной ДНК. Они нужны для защиты от бактериофагов – вирусов, заражающих бактерии. Активация токсинов позволяет бактериальным популяциям включать систему блокировки, которая ограничивает рост и, следовательно, распространение вируса. 

Принцип действия пары токсин-антитоксин – все равно, что держать бутылку с ядом на полке рядом с бутылкой с противоядием. Один из генов кодирует токсин – он резко подавляет рост бактерий во избежание дальнейшего заражения популяции. То есть отвечает за карантинные меры в колонии микроорганизмов. Второй ген кодирует антитоксин – он противодействует отравляющему эффекту своего собрата.

Пары токсин-антитоксин эволюционировали, чтобы ассоциироваться с новыми токсинами или антитоксинами. Это сделало бактерии более устойчивыми к существующим методам лечения болезней. Речь идет о так называемой гиперпромискуитетности – глобальном изменении уровня защиты бактерий от внешних раздражителей.

Ученые создали специальную компьютерную программу для анализа типов генов, которые находятся рядом друг с другом в бактериальных геномах. Затем команда использовала этот инструмент для предсказания новых генов антитоксинов, обнаруженных рядом с некоторыми очень мощными токсинами, над которыми они работали ранее. 

«Мы были поражены открытием, что одна конкретная антитоксиновая белковая складка может быть обнаружена в токсин-антитоксиноподобных соединениях с десятками различных видов токсинов. Многие из этих токсинов являются новыми для науки», – говорят шведские ученые.

Исследование показывает, что современное представление науки о разнообразии систем токсин-антитоксин – лишь верхушка айсберга. Гипотетически существует множество подобных систем, которые до сих пор оставались незамеченными. Их открытие важно не только для понимания странного и удивительного мира бактериальной биохимии, но также для так называемой фаговой терапии против устойчивых к антибиотикам инфекций. 

Всемирная организация здравоохранения предостерегает, если человечество продолжит бесконтрольно использовать антибиотики или не изобретет принципиально новое лекарство, к 2050 году большинство пока безобидных инфекций станут смертельными и будут уносить миллиарды жизней. Только за 2019 год – время до начала глобальной пандемии коронавируса, – из-за толерантности к антимикробному лечению погибло 1,2 миллиона человек, предупреждает Science Daily.

Принцип фаготерапии заключается в лечении пациентов коктейлями из бактериофагов – вирусов, заражающих бактерии. Однако бактерии несут различные защитные системы для защиты от фагов, в том числе системы токсин-антитоксин. Понимание разнообразия, механизмов и эволюции этих систем имеет решающее значение для возможного успеха фаготерапии в борьбе с инфекциями, устойчивых к антибиотикам.