Пошук шляхів подолання антибіотикорезистентності
Протимікробні лікарські засоби є життєво необхідними в лікуванні та профілактиці інфекційних захворювань бактеріальної етіології. Водночас все більшого значення набуває питання росту антибіотикорезистентності бактеріальних штамів, які донедавна відносили до терапевтично контрольованих. Окрім того, що формування стійкості до протимікробних препаратів є неминучим внаслідок еволюції бактерій шляхом їх природнього відбору, посилення зовнішніх впливів у результаті нераціонального чи надмірного застосування антибактеріальних препаратів прискорює розвиток антибіотикорезистентності в глобальному масштабі. Нині стійкість до протимікробних лікарських засобів позиціонується як основна загроза здоров’ю суспільства у всьому світі.
Забезпечення належного застосування існуючих антибактеріальних препаратів потребує швидких та надійних методів діагностики антибіотикорезистентності. Однією з найпоширеніших та клінічно важливих форм бактеріальної резистентності є стійкість до бета-лактамних антибіотиків. Цей тип резистентності найчастіше зумовлений бета-лактамазами, які гідролізують бета-лактамні препарати, нівелюючи їх терапевтичну ефективність. Традиційні методи, що застосовують для виявлення чутливості до протимікробних лікарських засобів, тривалі у виконанні, що пов’язано з виділенням та культивацією патогенних мікроорганізмів з подальшим аналізом бактеріального росту. Іншим напрямом є застосування хромогенних антибіотикоподібних субстратів (наприклад нітроцефін) з метою виявлення наявності бета-лактамаз культури мікроорганізмів. Загалом збереження клінічної ефективності антибактеріальних препаратів потребує оптимізації практики призначень антибактеріальних препаратів, що. окрім іншого, включає можливість швидкого та достовірного тестування чутливості виділеної мікрофлори в умовах клініки.
Нові діагностичні можливості
У нещодавньому дослідженні наукові співробітники кафедр хімії та електронної інженерії Йоркського університету (University of York), Велика Британія, повідомили про розробку поверхнево зв’язаної протимікробної сполуки класу бета-лактамів, здатної реагувати на присутність бета-лактамаз. Вчені акцентували увагу на тому, що клінічно значимий поверхнево зв’язаний бета-лактамний препарат придатний до використання в ідентифікації бета-лактамаз і є сумісним з різними високочутливими та економічно доступними аналітичними технологіями, призначеними для локальної діагностики. Гідроліз поверхнево зв’язаних бета-лактамів бета-лактамазами свідчить про стійкість до антибактеріального препарату. Зазначена сполука може застосовуватися в різних поверхнево чутливих технологіях з біосенсування. Крім того, авторами продемонстрована можливість застосування розроблених функціональних поверхонь для селективної ідентифікації бета-лактамаз у складних біологічних середовищах.
Обґрунтовуючи актуальність вибраного напряму роботи, автори вказали на те, що бета-лактамні антибіотики — клас препаратів, які застосовують найчастіше. Однак продукція мікроорганізмами ензимів, що здійснюють гідроліз фармакофора лікарського засобу — бета-лактама — нівелює очікувану терапевтичну дію препарату. Нині резистентність до застосування зазначеного класу антибактеріальних засобів набула значного поширення, що призвело до обмеженого застосування раніше ефективних препаратів, таких як представники пеніцилінів більш ранніх поколінь. Ідентифікація наявності чи відсутності бета-лактамаз дозволяє визначити профіль сприйнятливості до зазначених лікарських засобів при бактеріальному інфікуванні певним штамом і призначати відповідний антибактеріальний препарат. Нині відомо ряд методів виявлення бета-лактамаз, однак більшість із них обмежені кількісною оцінкою в фазі розчину.
У представленому дослідженні як субстрат, придатний до імобілізації, було вибрано цефалексин. Пояснюючи вибір, автори вказали на те, що цей цефалоспорин першого покоління широко застосовується в лікуванні при бактеріальних інфекціях. Крім того, амін, присутній у структурі препарату, забезпечує оптимальну функціональну складову хімічного тросу, віддаленого від фармакофору. Зазначене дозволяє фіксувати сполуку модифікованого антибактеріального засобу в різних середовищах, водночас мінімізуючи вплив на ефективність препарату.
Перспективи клінічного застосування
Підсумовуючи результати проведеної роботи, керівник групи досліджень інтелектуальних систем та нанотехнологій Стівен Д. Джонсон (Steven D. Johnson) зазначив, що презентований проект є результатом плідної міждисциплінарної співпраці фізиків, хіміків та біологів Йоркського університету та формує підґрунтя для впровадження нового діагностичного тесту на виявлення резистентності мікроорганізмів до лікарських засобів у клінічну практику. Нині дослідники зосереджені на пошуках інтеграції нової розробки в експрес-діагностичний тест для виявлення антибіотикорезистентності до застосування протимікробних препаратів при інфекціях сечовивідних шляхів.
- Miller L.M., Silver C.D., Herman R. et al. (2019) Surface-bound antibiotic for the detection of β-lactamases. ACS Appl. Mater. Interfaces, 11(36): 32599–32604. DOI: 10.1021/acsami.9b05793.
Наталія Савельєва-Кулик
