По предупреждению ВОЗ, устойчивость бактерий к антибиотикам достигла критического уровня, увеличившись на 40% за последнюю пятилетку. Это означает, что уже каждая шестая инфекция в мире не поддается лечению, а число ежегодных смертей из-за антибиотикорезистентности приближается к 5 миллионам. В ответ на этот глобальный медицинский вызов ученые Пермского Политеха представили обнадеживающее решение: инновационную технологию для создания "невидимых" антибиотиков на основе пептидов. Новация заключается в сверхбыстром разделении «зеркальных» молекул (энантиомеров), что позволяет обойти бактериологический иммунитет.
Почему антибиотики проигрывают микробам?
Современные лекарства становятся неэффективными из-за уникальной способности бактерий изменять структуры-мишени и обмениваться генами устойчивости. Пептидные антибиотики, разрушающие защитные оболочки патогенов, долгое время были перспективным оружием. Однако микробы адаптировались и к ним, научившись вырабатывать разрушительные ферменты.
"Зеркальная" стратегия ПНИПУ против бактериального щита
Ключом к прорыву стало создание «зеркальных» версий антимикробных молекул. Эти формы идентичны химически, но представляют собой зеркальные отражения, различаемые биологическими системами, как левая и правая руки. Поскольку защита бактерий запрограммирована на распознавание лишь одной "оригинальной" формы, ее "зеркальный" двойник оказывается "невидимым". Для создания безопасных лекарств критически важно безупречное разделение этих форм. Перед этой технологической задачей и встали химики Пермского Политеха.
Эксперименты и решающий успех АК-59
Исследователи тщательно испытали четыре типа хиральных сорбентов – специальных колонок, предназначенных для сортировки зеркальных молекул. Тестирование проводилось на растворах аминокислот, фундаментальных "кирпичиках" будущих антибиотиков.
«Колонка Taurine-QN продемонстрировала невысокую селективность для большинства аминокислот. Система АК-56 оправдала себя при работе с полярными соединениями, такими как серин и аспарагиновая кислота. Принципиально разное биологическое действие их энантиомеров делает чистое разделение критически важным», — прокомментировал доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, к.х.н. Леонид Аснин.
Экспертиза показала, что колонка Chiral WCX-WAX оптимальна для ароматических аминокислот (например, фенилаланина). Настоящим лидером в испытаниях стала колонка АК-59.
«Система АК-59 позволила нам добиться полного разделения энантиомеров всех исследуемых аминокислот. Невероятно важно, что время анализа не превышало 10 минут – это открывает путь для промышленного внедрения», — с энтузиазмом отметила студентка ПНИПУ, соавтор исследования Юлия Дмитриева.
Будущее терапии: более безопасное и эффективное лечение
Технология Пермского Политеха обладает огромным потенциалом. Она способна значительно ускорить контроль качества лекарств и приблизить создание нового поколения пептидных антибиотиков, остающихся "невидимыми" для систем защиты бактерий. Это открытие сулит повышение эффективности терапии тяжелых инфекций и заметное снижение риска нежелательных побочных эффектов, что стало бы большим шагом вперед в борьбе с антибиотикорезистентностью.
Российская наука на передовой открытий
Ранее российскими учеными был открыт фундаментальный закон жизнедеятельности клеток, что добавляет уверенности в успехе новых разработок.
