Ученые синтезировали цилагицин — новый кандидат в антибиотики

Компьютерные алгоритмы помогли обнаружить нового кандидата в антибиотики, который обещает бороться с некоторыми особенно неприятными микробами, используя новый способ атаки, к которому им должно быть трудно выработать устойчивость. Самое главное, это может открыть целый новый арсенал антибиотиков.

Мы, люди, не единственные организмы, которые хотят убивать бактерии — природа разработала широкий спектр антибактериальных соединений, многие из которых используются самими бактериями, чтобы одержать верх в многовековой войне за территорию с другими бактериями.

Большинство наших антибиотиков получены из этого арсенала, первоначально выращенного из культур бактерий, а затем синтезированного в более сильнодействующие формы.

Проблема в том, что со временем бактерии вырабатывают устойчивость к этим лекарствам, заставляя создавать новые, пока они неизбежно не станут устойчивыми и к ним. Прогресс резко замедлился в последние десятилетия, поскольку у нас начинают заканчиваться бактерии, с которыми проще всего работать, в результате чего бактерии, устойчивые к антибиотикам, становятся одной из самых серьезных угроз для здоровья в мире .

«Многие антибиотики получают из бактерий, но большинство бактерий невозможно вырастить в лаборатории», — сказал Шон Брэйди, автор исследования. «Из этого следует, что нам, вероятно, не хватает большинства антибиотиков».

Чтобы помочь анализировать возможности намного быстрее, исследователи использовали алгоритмы для исследования того, что известно как кластеры биосинтетических генов.

Это группы генов, которые кодируют ряд белков, включая те, которые могут обладать антибактериальными свойствами, но слишком многочисленны и неудобны для понимания людьми.

«Бактерии сложны, и то, что мы можем секвенировать ген, не означает, что мы знаем, как бактерии включают его для производства белков», — сказал Шон Брейди. «Существуют тысячи и тысячи неописанных кластеров генов, и мы только недавно выясняли, как активировать часть из них».

Но алгоритмы могут сортировать эти кластеры генов гораздо быстрее и выбирать наиболее многообещающие соединения-кандидаты, которые могут оказывать антибактериальное действие. Оттуда химики-люди могут затем синтезировать гораздо более короткий список соединений и протестировать их.

И действительно, в результате этого процесса было получено одно особенно многообещающее соединение, которое команда ученых назвала цилагицином. Он возник в кластере генов под названием «cil», который был выбран из-за его сходства с другими генами, продуцирующими антибиотики.

В лабораторных тестах цилагицин смог надежно убить бактерии, в том числе несколько штаммов, устойчивых к существующим антибиотикам.

Важно отметить, что он не повреждает клетки человека и способен лечить бактериальные инфекции у живых мышей. Однако наиболее впечатляющим является то, что ему даже удалось убить бактерии, которые исследователи специально разработали для устойчивости к препарату.

При ближайшем рассмотрении команда обнаружила молекулярные секреты его силы. Когда он атакует бактерии, цилагицин связывает две молекулы, называемые C55-P и C55-PP, которые бактерии используют для построения своих клеточных стенок.

Известно, что существующие антибиотики связывают одну молекулу или другую, но резистентные бактерии все еще могут использовать вторую для поддержания клеточной стенки. При одновременном устранении обоих цилагицин может предотвратить резистентность такого типа.

Каким бы многообещающим ни казалось исследование, ученые предупреждают, что предстоит еще много работы, прежде чем оно сможет найти применение на людях.

Исследователи планируют оптимизировать соединение и провести дополнительные тесты на животных против ряда других бактерий. Самое интересное, что цилагицин может быть первым из многих новых антибиотиков, открытых с помощью этого метода.

«Наша работа — яркий пример того, что можно найти в кластере генов», — сказал Шон Брейди. «Мы думаем, что теперь мы можем открыть большое количество новых природных соединений с помощью этой стратегии, которая, как мы надеемся, предоставит новый захватывающий пул кандидатов в лекарства».

Исследование было опубликовано в журнале Science.