За межами антибіотиків: нова стратегія робить резистентні бактерії знову вразливими до лікування

Дослідники створили платформу, яка не просто доставляє антибіотик до бактерії, а попередньо «перепрограмовує» її зовнішню мембрану, підвищуючи чутливість до поліміксину B. Такий підхід може дозволити використовувати нижчі й потенційно безпечніші дози антибіотиків останньої лінії.

Антимікробна резистентність залишається однією з найсерйозніших глобальних загроз для охорони здоров’я.

Особливу проблему становлять грамнегативні бактерії з множинною лікарською стійкістю, проти яких дедалі частіше не працюють навіть антибіотики останньої лінії.

До таких препаратів належать поліміксини. Вони залишаються одним із небагатьох варіантів лікування тяжких інфекцій, спричинених мультирезистентною Escherichia coli та іншими грамнегативними патогенами.

Однак їх застосування суттєво обмежує токсичність, зокрема ризик нефротоксичних і нейротоксичних ускладнень.

Дослідники з Пусанського національного університету запропонували інший підхід: не створювати ще один антибіотик, а зробити саму бактерію більш чутливою до вже наявного препарату.

Результати дослідження опубліковані в журналі Drug Resistance Updates.

Від знищення бактерії — до контролю її чутливості

Ключова ідея дослідження полягає у зміні самої парадигми лікування.

Замість того щоб збільшувати дозу антибіотика або шукати нову молекулу, дослідники намагалися змінити властивості бактеріальної оболонки так, щоб препарат легше проникав усередину клітини.

Такий підхід автори розглядають як перехід від терапії, орієнтованої на антибіотик, до терапії, орієнтованої на контроль бактерій.

Основною мішенню стала зовнішня мембрана грамнегативних бактерій — один із ключових механізмів їх природної резистентності.

Пептид TimP робить бактерію більш проникною

Команда проаналізувала 91 бактеріальну малу некодуючу РНК — sRNA — у пошуках молекул, здатних підвищувати чутливість E. coli до поліміксинів.

У результаті дослідники виділили sRNA RyfA та пов’язаний із нею природний пептид TimP.

Було встановлено, що TimP взаємодіє з порином LamB — білком зовнішньої мембрани E. coli.

Ця взаємодія спричиняє перебудову бактеріальної оболонки та підвищує її проникність.

У результаті поліміксин B може ефективніше проникати через мембрану й досягати своєї мішені навіть у нижчій дозі.

Що відбувається з бактеріальною мембраною

Структурне моделювання та експерименти in vitro показали, що зв’язування TimP із LamB спричиняє низку змін.

Серед них:

• підвищення проникності зовнішньої мембрани;
• зміни її структури;
• посилення утворення активних форм кисню;
• збільшення вивільнення бактеріальних позаклітинних везикул.

Таким чином, TimP не діє як класичний антибіотик.

Він не знищує бактерію безпосередньо, а змінює її фізіологію так, щоб зробити мікроорганізм більш вразливим до дії поліміксину.

«Троянський кінь» для доставки антибіотика

Наступним етапом стало створення спеціальних позаклітинних везикул, які одночасно містили TimP та поліміксин B.

Так з’явилася платформа PMB@TimP EV.

Везикули виконують одразу дві функції:

• доставляють TimP до бактерії;
• переносять поліміксин B безпосередньо до мікробної клітини.

Автори порівнюють цей механізм із «троянським конем»: система не лише переносить антибіотик, а й одночасно послаблює захисний бар’єр бактерії.

У результаті препарат краще проникає через зовнішню мембрану та ефективніше знищує мультирезистентну E. coli.

Нижча доза — вища ефективність

В експериментах PMB@TimP EV демонстрували сильнішу антибактеріальну активність, ніж вільний поліміксин B.

Крім того, сконструйовані везикули:

• залишалися стабільними в ширшому діапазоні pH;
• ефективніше доставляли антибіотик;
• підсилювали знищення бактерій;
• демонстрували мінімальну токсичність для клітин ссавців порівняно з вільним PMB.

Це особливо важливо для поліміксинів, оскільки можливість зменшити необхідну дозу потенційно може знизити ризик нефро- та нейротоксичності.

Що показала модель сепсису

Платформу також протестували на мишачій моделі сепсису, спричиненого мультирезистентною E. coli.

Сконструйовані везикули покращували виживання тварин у дозах, за яких вільний поліміксин B уже не забезпечував достатнього захисту.

Додаткове дослідження безпеки не виявило патологічного накопичення препарату в основних органах.

Рівні маркерів запалення та печінкових ферментів також залишалися в межах фізіологічного діапазону.

Ці результати свідчать, що платформа потенційно може одночасно посилювати ефективність поліміксину та зменшувати його токсичність.

Чи працюватиме підхід лише проти E. coli

Дослідники також вивчили, наскільки специфічним є механізм TimP.

Виявилося, що білок LamB, необхідний для його дії, є консервативним і в Salmonella Typhimurium.

Це дає підстави припускати, що платформу можна буде адаптувати не лише для E. coli, а й для інших грамнегативних бактерій із множинною лікарською стійкістю.

Потенційними клінічними напрямами можуть стати тяжкі:

• сепсис;
• пневмонія;
• інфекції сечовивідних шляхів;
• інші інвазивні інфекції, спричинені MDR-грамнегативними бактеріями.

Чому це важливо в умовах антибіотикорезистентності

Розробка нових антибіотиків не встигає за швидкістю, з якою бактерії набувають нових механізмів резистентності.

Тому дедалі більшого значення набувають стратегії, які дозволяють продовжити ефективність уже наявних препаратів.

Підхід PMB@TimP EV може стати одним із таких рішень.

Замість постійної «гонки» зі створення нових антибіотиків він пропонує змінювати саму взаємодію бактерії з препаратом.

Якщо бактерію можна зробити чутливішою, клініцист потенційно отримує можливість:

• застосовувати нижчі дози;
• зменшувати токсичність;
• відновлювати ефективність препаратів останньої лінії;
• скорочувати потребу в надмірно широкій антибіотикотерапії;
• уповільнювати подальший розвиток резистентності.

Що ще потрібно дослідити

Попри перспективні результати, технологія поки що перебуває на доклінічному етапі.

Наразі ефективність платформи підтверджена in vitro та на мишачій моделі.

Перед початком клінічних випробувань у людей необхідно оцінити:

• довгострокову безпеку;
• фармакокінетику;
• оптимальну дозу;
• стабільність препарату;
• можливості масштабного виробництва;
• ефективність проти інших MDR-патогенів;
• ризик формування нових механізмів резистентності.

Автори припускають, що за сприятливих результатів подальших досліджень подібні платформи потенційно можуть інтегруватися у лікування мультирезистентних інфекцій упродовж наступних років.

Практичне значення

Дослідження демонструє принципово інший спосіб боротьби з антимікробною резистентністю.

Замість створення нового антибіотика дослідники використовували природний бактеріальний пептид TimP, щоб змінити зовнішню мембрану E. coli та відновити її чутливість до поліміксину B.

Поєднання TimP та антибіотика в одній системі позаклітинних везикул забезпечило ефективніше знищення мультирезистентних бактерій у нижчих дозах препарату та продемонструвало перспективні результати в моделі сепсису.

Якщо ефективність і безпека будуть підтверджені в подальших дослідженнях, подібний підхід може стати способом продовжити «життя» існуючих антибіотиків і створити новий напрямок терапії резистентних бактеріальних інфекцій — не лише атакувати бактерію, а зробити її знову вразливою до лікування.

---

ДЖЕРЕЛО: medicalxpress

---

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.