До открытия пенициллина в 1928 году миллионы жизней были потеряны из-за относительно простых микробных инфекций. С тех пор антибиотики изменили современную медицину.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в среднем антибиотики продлевают жизнь каждого человека на 20 лет. Однако чрезмерное использование антибиотиков заставило бактерии выработать устойчивость к этим препаратам, что привело к появлению неизлечимых супербактерий.Теперь исследователи из Южнокорейского национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) стремятся бороться с огнем с помощью огня, запуская хищные бактерии, способные атаковать другие бактерии, не нанося вреда клеткам человека. «Бактерии поедают бактерии. Как это круто?» — спрашивает профессор Роберт Митчелл, руководитель группы.
Он и его коллеги также разрабатывают природное соединение под названием виолацеин для борьбы со стафилококком, группой из около 30 различных бактерий, которые, как известно, вызывают кожные инфекции, пневмонию и заражение крови. Некоторые бактерии стафилококка, такие как MRSA (устойчивый к метициллину золотистый стафилококк), устойчивы к антибиотикам, что затрудняет лечение инфекций.Виолацеин — это так называемый «бисиндол»: метаболит, вырабатываемый бактериями в результате конденсации двух молекул триптофана (незаменимая аминокислота, используемая во многих организмах для обеспечения нормального функционирования и предотвращения болезней и смерти). Это соединение ярко-пурпурного цвета и представляет интерес для исследователей своими противораковыми, противогрибковыми и противовирусными свойствами.
Исследователи обнаружили, что он может остановить размножение бактерий и даже убить бактерию с множественной лекарственной устойчивостью Staphylococcus aureus при использовании в правильных дозах. Он также хорошо работает в сочетании с другими существующими антибиотиками.Митчелл и его команда выделили бактериальный штамм, названный штаммом D. violaceinigra. NI28, из лесной почвы, собранной недалеко от Ульсана в Южной Корее.
Используя метод, называемый высокоэффективной жидкостной хроматографией, для разделения и количественного определения соединений, продуцируемых бактериями, они показали, что штамм N128 способен производить большие количества неочищенного виолацеина. В настоящее время они сотрудничают с производителем тканей Yeejoo Co., Корейским институтом керамической инженерии и технологии и исследовательскими группами в Турции и Румынии, чтобы производить антибактериальные ткани, пропитанные виолончелью, которые могут эффективно убить S. aureus.
Команда также работает над хищной бактерией Bdellovibrio bacteriovorus. Это обязательный хищник бактерий, обычно встречающихся в речной воде или почве.
Он атакует и проникает в бактерии, от которых он должен существовать, чтобы выжить, многократно расти и делиться. Попав внутрь, он поедает хозяина изнутри.
Когда он насытится, он разрывает клеточную мембрану бактерии-хозяина и выходит, готовый атаковать следующую бактерию. Предыдущие исследования показали, что B. bacteriovorus не вредит клеткам человека и может атаковать более 100 различных бактериальных патогенов.Исследователи изучили, как на хищническую способность B. bacteriovorus влияет индол, известный метаболит, продуцируемый кишечной палочкой и многими другими бактериями.
Индол регулирует различные биологические функции бактерий, например, регулирует стабильность небольших молекул ДНК, а также функционирует в качестве сигнальной молекулы, которую различные сообщества бактерий используют для «общения» и координации экспрессии генов в популяции. Исследователи проверили хищническую способность B. bacteriovorus, устроив бактериальную версию состязания гладиаторов в колбах.
Они поместили различные бактерии лицом к лицу с B. bacteriovorus, а затем искусственно добавили различные концентрации индола и изучили, как это влияет на хищное поведение B. bacteriovorus. Они обнаружили, что B. bacteriovorus требуется гораздо больше времени для атаки E. coli — распространенного бактериального штамма, который может вызывать пищевые отравления, инфекции и лихорадку — в присутствии индола. Чтобы убедиться, что на отношения хищник-жертва не повлияло собственное производство индола E. coli, они также проверили хищническую способность B. bacteriovorus на другой вызывающей пищевой яд бактерии, называемой сальмонеллой, которая не производит индол.
Результат был тот же: в высоких концентрациях индол даже блокирует и полностью предотвращает нападение хищных бактерий.Профессор Митчелл надеется, что это исследование является шагом в направлении понимания того, как B. bacteriovorus можно использовать и контролировать для атаки на определенные бактерии, вызывающие болезнь, избегая при этом «хороших» бактерий, необходимых для повседневного выживания.
Это могло бы помочь в дальнейшей разработке «живых антибиотиков».