Вокруг нас огромный безграничный мир. Постичь эту бесконечность можно заглянув вглубь. И увидеть там микроскопические существа – микроорганизмы. Древнейшими из них являются бактерии. Их впервые обнаружили еще в XVII веке. Тем не менее через четыре столетия в микромире остается еще очень много тайн. И одна из них – тайна излечения страшных болезней, таких как холера, сифилис, сибирская язва, бубонная чума, вызываемых бактериями.
Большинство из этих болезней удалось подавить. Но осталось такое заболевание, как туберкулез, которое ежегодно убивает в мире до двух миллионов человек. В 2021 году каждые три минуты в Европе ставили диагноз «туберкулез», каждые 25 минут один человек умирает от этой болезни. Длительность лечения составляет от 11 до 20 месяцев, а на профилактику, диагностику, лечение и уход за пациентами тратятся огромные средства. Туберкулез занимает 13-е место среди основных причин смерти и второе место среди причин смерти после COVID-19 среди инфекционных заболеваний.
Большинство из этих болезней удалось подавить. Но осталось такое заболевание, как туберкулез, которое ежегодно убивает в мире до двух миллионов человек. В 2021 году каждые три минуты в Европе ставили диагноз «туберкулез», каждые 25 минут один человек умирает от этой болезни. Длительность лечения составляет от 11 до 20 месяцев, а на профилактику, диагностику, лечение и уход за пациентами тратятся огромные средства. Туберкулез занимает 13-е место среди основных причин смерти и второе место среди причин смерти после COVID-19 среди инфекционных заболеваний.
В 2021 году каждые три минуты в Европе ставили диагноз «туберкулез», каждые 25 минут один человек умирает от этой болезни
Поэтому Всемирная организация здравоохранения считает это заболевание глобальным бедствием. Прекращение эпидемии туберкулеза к 2030 году входит в число задач «Целей устойчивого развития» Организации Объединенных Наций. Свой вклад в достижение этих целей вносит пермский Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук. Исследованиями новых актуальных средств борьбы с заболеванием занимается аспирант Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН Роман Сидоров. позволяя ему ощутить, что он действительно находится в виртуальном мире.
Особенностью туберкулеза является то, что он имеет особую склонность к тому, чтобы персистировать в организме зараженного человека. И даже несмотря на то, что первоначальное лечение туберкулеза при помощи общепринятых методов является успешным, очень часто бывает рецидив инфекции. То есть та инфекция, которая была первоначально излечена, снова возвращается, и это явление называется персистенцией. Наряду с резистентностью она составляет проблему устойчивости микроорганизмов к воздействию антибиотиков.
Роман Сидоров
аспирант Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
Противотуберкулезные препараты – антибиотики – использовались на протяжении десятилетий, и появились штаммы, устойчивые к одному или нескольким лекарствам. Показатель успешного лечения больных с туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью на сегодняшний момент составляет 59%.
Именно такая форма заболевания представляет наибольшую опасность для человека и остается вызовом для системы здравоохранения. Изучая это явление, в Перми обнаружили, что помимо часто обсуждаемой резистентности к антибиотикам, при которой бактерии способны размножаться даже в присутствии антибиотика, существует и персистенция, или толерантность к антибиотикам.
В случае персистенции бактерии могут выживать при воздействии антибиотика в неактивном, спящем состоянии. Таким клеткам-персистерам не требуются мутации и гены резистентности, им достаточно изменения метаболизма. Поэтому к персистенции способны все бактерии, а резистентны только некоторые штаммы. Сейчас ведется поиск нового препарата, способного преодолеть сопротивление возбудителя заболевания.
Именно такая форма заболевания представляет наибольшую опасность для человека и остается вызовом для системы здравоохранения. Изучая это явление, в Перми обнаружили, что помимо часто обсуждаемой резистентности к антибиотикам, при которой бактерии способны размножаться даже в присутствии антибиотика, существует и персистенция, или толерантность к антибиотикам.
В случае персистенции бактерии могут выживать при воздействии антибиотика в неактивном, спящем состоянии. Таким клеткам-персистерам не требуются мутации и гены резистентности, им достаточно изменения метаболизма. Поэтому к персистенции способны все бактерии, а резистентны только некоторые штаммы. Сейчас ведется поиск нового препарата, способного преодолеть сопротивление возбудителя заболевания.
Препарат, который мы разрабатываем, имеет новый уникальный механизм действия, который не присутствует ни у одного из существующих антибиотиков. И этот механизм подразумевает подавление бактерий. Каким образом? У бактерий существуют сигнальные молекулы стресса – алармоны (p)ppGpp. Когда бактериальная клетка ощущает стресс, она синтезирует эти молекулы при помощи ферментов алармонсинтетаз, что способствует адаптации к стрессу и персистенции.
Подавление алармонсинтетаз в нашем исследовании рассматривается как способ борьбы с инфекциями, который направлен на устранение защитных механизмов бактерий. Получается, что, заблокировав синтез алармонов, можно подавить в клетке стрессовое состояние и сделать ее менее подготовленной к антибиотикам, которые используются для подавления инфекции, – и в этом преимущество нашей разработки
Подавление алармонсинтетаз в нашем исследовании рассматривается как способ борьбы с инфекциями, который направлен на устранение защитных механизмов бактерий. Получается, что, заблокировав синтез алармонов, можно подавить в клетке стрессовое состояние и сделать ее менее подготовленной к антибиотикам, которые используются для подавления инфекции, – и в этом преимущество нашей разработки
Роман Сидоров
аспирант Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
На данном этапе разрабатываются оптимизированные версии нового соединения с помощью виртуального скрининга, анализируется библиотека производных этого соединения, чтобы выбрать из них те, которые являются наиболее перспективными. Исследования ведутся междисциплинарной коллаборацией биологов и химиков. Биологи занимаются биохимическими исследованиями, микробиологическими исследованиями, генной инженерией, молекулярным моделированием, а химики – вопросами синтеза и поиском новых соединений.
Получаемое средство сможет предотвращать рецидивы инфекции, сокращать длительность лечения, экономить ресурсы и средства, сберегать организм пациента. Работа над новым антибиотиком, эффективным против туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью, ведется в институте несколько лет. К концу 2022 года предполагается запатентовать новый препарат. И есть уверенность в том, что сложные формы глобального заболевания наконец будут побеждены.
Хочешь заглянуть в микроскопические миры, узнать тайны бактерий и вирусов и разобраться с ними – жми в микробиологию!
Получаемое средство сможет предотвращать рецидивы инфекции, сокращать длительность лечения, экономить ресурсы и средства, сберегать организм пациента. Работа над новым антибиотиком, эффективным против туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью, ведется в институте несколько лет. К концу 2022 года предполагается запатентовать новый препарат. И есть уверенность в том, что сложные формы глобального заболевания наконец будут побеждены.
Хочешь заглянуть в микроскопические миры, узнать тайны бактерий и вирусов и разобраться с ними – жми в микробиологию!