Комбинация двух специфических бактериальных белков — бактериоцинов — позволила снова сделать метициллинрезистентный золотистый стафилококк (MRSA) восприимчивым к пенициллину. Это открытие предоставляет новые возможности для борьбы с множеством внутрибольничных и трудноизлечимых бактериальных инфекций.
Сканирующая электронная микроскопия биопленки метициллинрезистентного золотистого стафилококка (MRSA) после воздействия трехкомпонентного препарата, в который входили гарвицин KS, микрококцин P1 и пенициллин G. Хорошо видно разрушение клеточных мембран и общее прорежение биопленки. Последовательное увеличение 3500, 7500, 20000 и 50000 крат (масштабные линейки 10, 2, 1 и 1 микрометра, соответственно) / ©Kranjec, C., Ovchinnikov, K.V., Grønseth, T. et al. A bacteriocin-based antimicrobial formulation to effectively disrupt the cell viability of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) biofilms. npj Biofilms Microbiomes 6, 58 (2020); https://doi.org/10.1038/s41522-020-00166-4
Метициллинрезистентный золотистый стафилококк — причина широкого спектра тяжелоизлечимых заболеваний и состояний человека. Среди них — угри, рожистое воспаление, пневмонии, менингит, остеомиелит, эндокардит, инфекционно-токсический шок и сепсис. Даже если болезнь вызвана другим патогеном, MSRA может привести к серьезным осложнениям и смерти. По мнению Всемирной организации здравоохранения, устойчивые к антибиотикам штаммы бактерий — на пятом месте среди всех ключевых угроз здоровью человечества.
Команда биологов из Норвежского университета естественных наук (Norwegian University of Life Sciences) совместно с индийскими учеными из некоммерческой организации LEPRA Society изучили воздействие сразу нескольких бактериоцинов на биопленки золотистого стафилококка. Результаты исследования опубликованы в рецензируемом журнале npj Biofilms and Microbiomes (подразделение издательства Nature).
Способность бактериоцинов разрушать внешние оболочки болезнетворных бактерий известна ученым давно. Фактически в этом заключается основная функция такого класса белков — это своеобразное оружие микроорганизмов против конкурентов. В последние годы некоторые бактериоцины привлекли внимание биологов благодаря своей высокой эффективности против широкого спектра опасных для человека патогенов. Один из таких потенциальных заменителей или «помощников» антибиотиков — гарвицин KS.
В своем исследовании норвежские и индийские ученые предположили, что использование двух бактериоцинов одновременно может повысить эффективность каждого из них. Они экспериментировали с несколькими штаммами метициллинрезистентного золотистого стафилококка. Он славится тем, что практически полностью игнорирует бета-лактамный антибиотик бензилпенициллин (пенициллин G, PCN G). В серии экспериментов два штамма — USA300 и ATCC 33591 — удалось подавить.
Комбинация из трех препаратов — гарвицина KS, микрококцина P1 и тривиального пенициллина G — практически уничтожала биопленки ATCC 33591. На штамме USA300 эффективность была несколько ниже, но тоже впечатляющей. Ученые предполагают следующий механизм работы такого лечения. Гарвицин KS разрушает биопленки, в которые собираются бактерии стафилококка. Микрококцин P1 усиливает этот эффект и повреждает клеточные мембраны бактерий. Только два этих препарата уже оказывают мощное действие и подавляют рост стафилококков. Добавление к ним антибиотика ускоряет процесс и окончательно уничтожает бактерии.
Несмотря на то что некоторые штаммы MSRA таким коктейлем «пронять» не удалось, прогресс налицо. Биологи планируют продолжить свои исследования и разработать более универсальные комбинации бактериоционов друг с другом или с антимикробными препаратами. Результаты вышеописанной работы уже позволяют начать создавать лекарственные средства против многих штаммов золотистого стафилококка. А это приведет к сохранению тысяч жизней.
Вызванные устойчивыми к антибиотикам бактериями внутрибольничные инфекции — настоящий бич современной медицины. Стафилококки, например, сами по себе быстро адаптируются к новым медикаментам, но если они формируют биопленки, то становятся практически неуязвимы к большинству способов лечения.
