Новая стратегия борьбы с устойчивостью к антибиотикам появилась из исследования, проведенного учеными из Медицинского колледжа Бейлора. Опубликованный в журнале Molecular Cell, отчет впервые раскрывает, как бактерии эволюционируют мутации, придающие устойчивость к антибиотикам, и что этот процесс можно ингибировать с помощью одобренного FDA препарата эдаравона.

«Устойчивость к антибиотикам является одной из самых неотложных угроз для общественного здравоохранения. Бактерии разрабатывают устойчивость благодаря появлению в их ДНК новых мутаций, которые позволяют бактериям преодолевать смертельные эффекты антибиотика», – сказал соответствующий автор доктор Сьюзен М. Розенберг, Бен Ф. Лав, кафедра исследований рака, профессор молекулярной и человеческой генетики, биохимии и молекулярной биологии, молекулярной вирусологии и микробиологии в Бейлоре.

Традиционно антибиотикорезистентности противодействовали новые антибиотики. В этом исследовании, однако, исследователи пытались обнаружить и затем ингибировать молекулярные механизмы, которые вызывают мутации, придающие устойчивость к антибиотикам.

«Мы обрабатывали лабораторные культуры бактерии Escherichia coli низкими дозами антибиотика ципрофлоксацина, которые, как известно, вызывают новые мутации, придающие устойчивость к антибиотикам», – сказал первый автор Джон П. Прибис, студент в аспирантуре по интегративным молекулярным и биомедицинским наукам в Baylor и работает в лаборатории Розенберга. «В этой системе мы очень подробно исследовали молекулярные пути, которые активировались, когда бактерии развивали устойчивость к антибиотикам».

Прибис, Розенберг и их коллеги обнаружили, что ципрофлоксацин вызывал разрывы ДНК, за которыми следовали бактерии, высвобождающие взрыв токсичных соединений, называемых активными формами кислорода. Эти соединения активировали общий стрессовый ответ, который вызывал подверженную ошибкам репарацию ДНК, что приводило к мутациям.

«Мы были удивлены, обнаружив, что выброс реактивного кислорода происходит только у 10-25 процентов бактериальной популяции, и что только эти клетки выполняют следующие молекулярные этапы, которые завершаются мутациями генов», – сказал Прибис. «Некоторые из этих мутаций могут вызывать устойчивость к антибиотикам, но другие не будут и могут быть смертельными для бактерий. В то время как эти мутирующие« клетки-азартные »клетки как бы бросают кубик в мутации, генерирующие их геном, оставшиеся бактерии не мутируют».

«Эти результаты показывают, что бактерии, которые подвергаются воздействию низких доз антибиотика, используют молекулярную стратегию, которая дает преимущество в выживании бактериальной популяции в целом и, вероятно, неблагоприятна для некоторых бактерий при инфекции», – сказал он. Розенберг, который также является руководителем программы «Механизмы эволюции рака» в Университете рака им. Дэна Л Дункана в Бэйлоре. «В то время как небольшая часть населения, игроки, рискуют генерировать мутации, остальные бактерии остаются стабильными и не следуют по этому пути. В результате, если те, которые мутировали, не выживают, остается часть первоначального населения, которое будет. "

Детальное изучение исследователями молекулярных путей, ведущих к устойчивости к антибиотикам, предоставило новые возможности для замедления процесса, что снизило вероятность развития устойчивости бактерий. Прибис, Розенберг и их коллеги искали лекарства, которые могли бы замедлить процесс.

«Мы поняли, что существуют одобренные FDA лекарства, которые снижают выработку активных форм кислорода, один из важнейших шагов, ведущих к мутациям», – сказал Прибис. «Мы обнаружили, что препарат эдаравон, который используется для лечения бокового амиотрофического склероза и инсульта, будет соответствовать молекулярным механизмам, которые мы описали, подавляя выработку активных форм кислорода».

«Действительно, когда мы попробовали это, это замедлило развитие мутаций в бактериальных культурах без потери способности убивать бактерии. Препарат препятствовал формированию быстро развивающейся субпопуляции« игроков », – сказал Розенберг.

Далее исследователи планируют выяснить, способен ли этот препарат замедлять течение инфекции, с лечением антибиотиками или без него, на моделях инфекций.