Ученые обнаружили в озерах и почвах Тибета антибиотики
Их обнаружение дает надежду на разработку новых противомикробных лекарственных препаратов
Бактерии, вырабатывающие антибиотики, были обнаружены в почвах и соленых озерах Тибетского нагорья российскими учеными из Сколтеха и их китайскими коллегами. Всего были взяты образцы воды из четырех водоемов. По словам исследователей, найденные вещества уже известны науке, но они могут обеспечить человечество новыми антибиотиками. Результаты исследования опубликованы в журналах Frontiers in Microbiology и Microorganisms.
Эффективность имеющихся препаратов падает из-за их бесконтрольного приема, который приводит к развитию устойчивости к антибиотикам у болезнетворных бактерий. Пережившие их воздействие микроорганизмы передают случайно оказавшиеся у них действенные механизмы защиты потомкам и процент устойчивых бактерий растет. Ответ фармкомпаний и медицинского сообщества на возникновение устойчивых к антибиотикам бактерий – поиск новых лекарственных соединений и призыв к более ответственному использованию имеющихся.
Как рассказал один из авторов упомянутых исследований, старший преподаватель Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Дмитрий Лукьянов, при поиске новых видов антибиотиков есть два пути.
«Можно искать их в химических библиотеках – это базы данных, в которых приводятся сотни тысяч соединений, и вы их проверяете на антибиотическую активность. При этом можно задействовать машинное обучение. Или можно искать вокруг нас, например в почве, потому что живущие там бактерии тоже используют антибиотики для борьбы с бактериями-конкурентами», – рассказал Лукьянов.
По словам ученого, интерес представляют именно труднодоступные и малонаселенные места вроде Тибетского нагорья. Найденные там образцы отправили в Пекинскую ключевую лабораторию противомикробных агентов, где содержащиеся в воде и почве микроорганизмы культивировали в богатой питательными веществами среде. При тесте на предмет противомикробной активности выяснилось, что некоторые бактерии действительно вырабатывали антибиотики.
На следующем этапе Лукьянов с коллегами стали выяснять задействованные механизмы противомикробной активности при помощи репортерной системы. Ее разработал совместно с коллегами соавтор обоих российско-китайских исследований Петр Сергиев – профессор Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха.
«Антибиотики могут вредить бактериям по-разному: воздействуя на синтез белка, репликацию ДНК, транскрипцию РНК, синтез клеточной стенки или на ключевые процессы обмена веществ», – объяснил Лукьянов.
Репортерная система позволяет различать соединения с двумя механизмами действия: подавляющие производство белка бактерией и влияющие на репликацию ДНК или транскрипцию РНК.
Для определения механизма, задействованного в каждом отдельно взятом случае, в системе используется двойной «репортерный штамм» кишечной палочки. Этот лабораторный штамм искусственно лишен некоторых защитных механизмов, что позволяет лучше различать и измерять эффект от воздействия антибиотиков.
На основании того, насколько опасными исследованные вещества оказались для репортерного штамма по сравнению с контрольными антибиотиками, ученые определили механизмы воздействия. Оказалось, что вода из соленых озер содержит хадамицины и кидамицины, а образцы тибетской почвы – рифамицины.
«Соединения из этих групп уже известны как антибиотики, но все равно их присутствие в столь удаленном и высокогорном регионе – это в некотором смысле неожиданность. В подобных естественных средах могут скрываться и неизвестные антибиотики. Быть может, нам повезет найти их в следующий раз», – прокомментировал находку Лукьянов.
Ранее российские ученые выяснили, как изменится плодородие почв к 2050 году. Ожидается, что к тому времени спрос на пахотные земли увеличится более чем в два раза.
