Ученые обнаружили, что вещества, вырабатываемые микробами Северного Ледовитого океана, называемыми актинобактериями, могут останавливать рост вредных бактерий и не позволять им вызывать заболевания.
Около 70 % существующих антибиотиков были обнаружены в актинобактериях, большинство из которых обитает в почве на суше. Однако бактерии становятся все более устойчивыми к существующим антибиотикам, а значит, срочно нужны новые лекарства.
Поэтому в поисках новых антибиотиков исследователи обратились к обитающим в море актинобактериям. Считается, что обитающие в море микробы производят более разнообразный химический набор соединений, чем их коллеги, живущие на суше. Это объясняется селективным давлением, создаваемым экстремальными колебаниями давления, температуры, концентрации соли и уровня освещенности, которые происходят в морской среде.
В новом исследовании ученые проанализировали сотни неизвестных соединений, которые были выделены из актинобактерий, живущих внутри беспозвоночных. Образцы были собраны во время экспедиции в Северный Ледовитый океан в 2020 году. В частности, они проверили, как соединения влияют на патогенный тип кишечной палочки, называемый энтеропатогенной кишечной палочкой (EPEC). Эти бактерии поражают клетки кишечника и вызывают тяжелую диарею, особенно у детей.
Далее ученые проверили, могут ли соединения, продуцируемые четырьмя видами актинобактерий, остановить заражение клеток лабораторной группы бактериями EPEC. Они обнаружили, что два соединения обладают особенно сильными антибактериальными свойствами: одно из штаммов актинобактерий из рода Rhodococcus, а другое — из штамма, принадлежащего к роду Kocuria. Они описали свои выводы в статье, опубликованной в пятницу (30 августа) в журнале Frontiers in Microbiology.
Эти соединения не позволяют бактериям EPEC прикрепляться к поверхности клеток и вводить вещества, которые позволяют микробам захватывать их молекулярные механизмы и вызывать заболевания, обнаружила команда.
Однако если бактерии Kocuria производили соединения, которые замедляли рост бактерий EPEC, то соединения из бактерий Rhodococcus этого не делали. Если бактерии живые, но безвредные для хозяина, на них оказывается меньшее давление отбора для развития устойчивости к соединению. Таким образом, соединение Rhodococcus может стать более перспективным кандидатом на создание нового антибиотика, говорится в заявлении команды.
Но прежде чем эти соединения появятся на рынке, предстоит проделать еще много работы.
«Пока мы провели только лабораторные исследования in vitro, поэтому нам еще очень далеко до того, чтобы понять, имеют ли эти соединения реальное значение для клинического применения», — рассказал Live Science Пяйви Таммела, соавтор исследования и профессор фармацевтической биологии в Университете Хельсинки (Финляндия).
По словам Таммелы, большое препятствие, которое предстоит преодолеть, — это поиск способов получения больших количеств этих соединений, которые позволили бы ученым более детально изучить их структуру и биологическую активность.
Тем не менее, команда возлагает большие надежды на будущее этого исследования, и Таммела утверждает, что «абсолютно» возможно, что в недрах Земли ожидают открытия еще многих подобных соединений.
Команда исследователей, изучающих потенциальные антибиотики, считает, что усилия по поиску новых соединений, которые могут бороться с бактериями, становятся особенно актуальными в свете глобальной проблемы резистентности к антибиотикам. С каждым годом становится труднее находить эффективные лекарства против опасных инфекций, и новый источник — морские актинобактерии — может оказаться ключом к решению этой проблемы.
В ходе дальнейших исследований ученые планируют не только продвигаться к изучению клинического применения найденных соединений, но и использовать современные технологии генной инженерии и высокопроизводительной биопроизводства. Это позволит синтезировать необходимые вещества в больших объемах, что значительно упростит их тестирование и потенциальную коммерциализацию.
Специалисты также намерены провести дополнительные эксперименты на других патогенных микроорганизмах, чтобы выяснить, могли бы эти новые антибиотики справляться и с другими выносливыми бактериями, такими как Staphylococcus aureus или Mycobacterium tuberculosis. Это может открыть новые горизонты в лечении болезней, которые раньше считались практически неизлечимыми.
Таким образом, открытие новых антибиотиков из арктических актинобактерий подчеркивает важность океанских исследований и их значение для медицины и здравоохранения. «Морские экосистемы могут стать неисчерпаемым источником биологического разнообразия и новых решений», — говорит Таммела.
Учитывая, что климатические изменения и усиленное загрязнение океанов угрожают биомам, сохранение этих уникальных экосистем становится все более критическим. Потеря биологического разнообразия может привести к уничтожению многих неоткрытых видов, потенциально важных для науки и медицины.
«Наша работа не только про антибиотики, но и о защите арктической среды, чтобы обеспечить сохранение ее разнообразия», — подчеркивает Таммела. Исследования, подобные этому, могут наглядно продемонстрировать, как важно заботиться о природе, ведь именно в ней могут скрываться решения для ряда современных медицинских проблем.
Научное сообщество и медицинская практика надеются на дальнейшие достижения, которые могут принести новые морские антибиотики. Эти достижения не только поднимут на новый уровень фармацевтическую промышленность, но и помогут сохранить здоровье человечества, предоставляя новый ресурс в борьбе с инфекциями. Работы по изучению этих антибиотиков продолжаются, и ученые с нетерпением ждут новых открытий, которые могут существенно изменить подход к лечению многими известным инфекционным заболеваниям.
