Вопросы инфекционных заболеваний и антибиотикорезистентности
По актуальным данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention), США, ежегодно более чем у 2 млн человек регистрируют инфекционные процессы, отличающиеся резистентностью к применяемой антибиотикотерапии и приводящие к более чем 23 000 летальным исходам в США. В исследовании, проведенном европейскими партнерами Центров по контролю и профилактике заболеваний США в 2018 г., установлено, что устойчивые к лекарственной терапии бактерии стали причиной 33 000 смертей в Европе, зафиксированных в 2015 г.
По результатам недавней работы, проведенной научными сотрудниками Университета Колорадо в Боулдере (University of Colorado at Boulder), США, была представлена уникальная технология синтеза и оптимизации природного антибиотика, который в скором будущем может стать новым фармакологическим агентом в терапии лекарственно-устойчивых инфекций и сложно излечимых заболеваний. В частности, указанный препарат может быть использован в фармакотерапии системных инфекционных процессов, вызванных метициллинрезистентным золотистым стафилококком. Статья по материалам проведенной работы опубликована в издании «Chemical Science» 20 декабря 2018 г.
Тиопептиды — основа экологически безопасных и эффективных антибиотиков будущего
Ранее в рамках одного из научных проектов командой ученых были идентифицированы тиопептиды — природные антибиотические соединения, представляющие новую цель и многообещающий ракурс исследований. Так, в отдельных экспериментальных наблюдениях выявлена определенная эффективность тиопептидов относительно штаммов метициллинрезистентного золотистого стафилококка и некоторых других видов бактерий. Однако структурное разнообразие тиопептидов существенно ограничивало возможности молекулярного синтеза в масштабах, достаточных для терапевтического применения.
Для лучшего понимания особенностей применения тиопептидов в новом исследовании авторы сосредоточили внимание на базисных вопросах биохимии указанных веществ и пересмотрели ранее полученные сведения и предположения об основных химических свойствах этих молекулярных соединений. «Мы рассмотрели информацию о морфологических особенностях тиопептидов с точки зрения сходства их структуры со штаммами антибиотикорезистентных бактерий, поскольку до этого оценка их свойств в подобном контексте не проводилась», — отметил Мачей А. Вальчак (Maciej A. Walczak), руководитель данного исследования и доцент кафедры химии Университета Колорадо в Боулдере.
В серии последующих экспериментов учеными разработан катализатор реакций, опосредующих синтез тиопептидов и формирующих необходимое микроокружение, препятствующее бактериальному росту, а также определяющий возможность синтеза тиопептидов в промышленных масштабах. Результатом интенсивных исследований стал синтез двух новых антибиотиков, позволяющих преодолеть резистентность определенных бактериальных штаммов — микрококцина P1 и тиоциллина I. В ходе ряда экспериментальных испытаний установлено, что представленные соединения являются эффективными и масштабируемыми.
Кроме того, производство этих биомолекул не сопряжено с производством побочных продуктов, негативно влияющих на окружающую среду — единственным побочным продуктом их синтеза является вода. «Предполагаемые результаты далеко превзошли наши ожидания. Синтез препаратов нового ряда представляет достаточно экологически безопасный процесс, поскольку единственным побочным продуктом каскада химических реакций является вода. Именно указанный факт может сыграть решающую роль, подтверждая экологичность производственного процесса и упрочняя его позиции в будущем по мере усовершенствования технологии», — подчеркнул М.А. Вальчак.
Вопросы антибиотикорезистентности в перспективе клинических испытаний новых препаратов
Резюмируя итоги исследования, авторы указали на то, что новая методология химического синтеза может служить исходным плацдармом дальнейших биотехнологических разработок. В дальнейших исследованиях ученые планируют применить полученные в текущей работе результаты как платформу для дифференциации, выбора и нормирования молекулярных частиц тиопептидов с целью оптимизации их свойств и возможности широкого применения по отношению к другим бактериальным классам.
Кроме того, ближайшие перспективы исследований авторы усматривают в проведении клинических испытаний разработанных антибиотических препаратов. Данный процесс может занять несколько лет, прежде чем препараты будут одобрены для применения в клинической практике. Тем не менее, по словам авторов, актуальная потребность в научных инновациях в области устойчивых к антибиотикам бактериальных штаммов как никогда высока. «Множественная лекарственная устойчивость по-прежнему остается одним из важнейших и глобальных вопросов здравоохранения в настоящее время, и в ближайшие годы, несомненно, эта тема будет звучать все более серьезно для всего человечества», — заключил М.А. Вальчак.
- Akasapu S., Hinds A.B., Powell W.C. et al. (2018) Total synthesis of micrococcin P1 and thiocillin I enabled by Mo(vi) catalyst. Chem. Sci., Dec. 20. [Epub. ahead of print].
Наталья Савельева-Кулик
