Растущая устойчивость патогенных бактерий к антибиотикам стимулирует неустанные поиски новых лекарственных средств. Примечательно, что источником веществ, способных уничтожать бактерии, нередко служат сами бактерии, в частности, те, что обитают в природных средах, таких как почва.
Широкое применение антибиотиков в медицинских учреждениях и, к примеру, в животноводстве, привело к возникновению проблемы антибиотикорезистентности: всё больше микробов теряют чувствительность к обычным препаратам. Такие «суперпатогены» вызывают особенно опасные инфекции, ведь их попросту «ничего не берет».
В конечном счете, человечество оказалось вовлечено в подобие состязания в области разработки лекарств против микроорганизмов: исследователи открывают все более совершенные антибиотики, в то время как новые виды микроорганизмов демонстрируют успешное адаптируются к ним.
Изучение окружающей среды является одним из методов поиска новых лекарственных препаратов, включая средства, не являющиеся антибиотиками. Источником потенциальных лекарств могут оказаться весьма неожиданные места, как, например, произошло при открытии препарата, полученного из пасти сибирского медведя, где обнаружили перспективный антибиотик амикумацин.
Один из ключевых источников новых лекарств — почва, а точнее, микроорганизмы, населяющие её. Отношение к почве может быть пренебрежительным или даже вызывающим отвращение, однако это, без сомнения, целый отдельный мир, уникальная среда обитания. В ней, среди минералов и разлагающихся органических веществ, обитают разнообразные микробы: они взаимодействуют, конфликтуют и выделяют антибиотики. Выявление и производство подобных соединений в промышленных масштабах представляет собой значимую задачу для исследователей.
Существует и значительная трудность: подавляющее большинство бактерий не способны существовать в данных условиях лаборатории, эти организмы не являются предметом культивирования, то есть относятся к некультивируемым. Подобная ситуация возникает нередко, поскольку микроорганизмы существуют в тесной взаимосвязи и не выживают без своих партнеров в экосистеме.
Авторы новой статьи для журнала Cell решили эту проблему с помощью технологии iChip. Она позволяет культивировать бактерии непосредственно в их естественной среде обитания — в ячейках на небольших чипах. Так ученые смогли выделить новый подштамм ранее известной бактерии Eleftheria terrae ssp. carolina из песчаной почвы Северной Каролины (США). Один из секретируемых этими клетками антибиотик (калимантацин) уже был известен, однако им эти бактерии не ограничиваются.
Оказалось, E. terrae ssp. carolina также выделяют соединение, которое эффективно убивает Bacillus subtilis и, что особенно важно, золотистый стафилококк Staphylococcus aureus. Приблизительно треть населения планеты заражена этой бактерией, которая находится на коже человека и в его дыхательных путях, иногда вызывает угри, нарывы или даже смертельно опасные инфекции.
Калимантацин не оказывает влияния на золотистый стафилококк, что указывает на участие в этом процессе другого антибиотика. Для его выделения биологи подавили синтез калимантацина у почвенной бактерии. Это позволило выделить и подробно изучить новое вещество, антибиотик, получивший название кловибактин. Исследователи также определили механизм синтеза соединения в клетке и выявили гены E. terrae ssp. carolina в этом участвуют.
Авторы доказали, что кловибактин активен в отношении устойчивых к другим антибиотикам штаммов золотистого стафилококка и кишечных бактерий ( Enterococcus faecalis и E. faecium). По результатам исследований удалось установить механизм действия кловибактина, который достаточно сложен и заключается в разрушении клеточной стенки – внешней оболочки бактериальных клеток.
Следует также подчеркнуть, что ученые продемонстрировали положительное влияние и безопасность нового антибиотика в ходе экспериментов, проведенных на мышах.