Бактерії легко пристосовуються до нових антибіотиків, наскільки б хитромудрими вони не були. Однак з новою речовиною, отриманою з ґрунтової бактерії, лікарсько-стійким мікробам, схоже, доведеться надовго поступитися своїми позиціями.
Безліч широко використовуваних ліків прийшло до нас в буквальному сенсі з землі - з грибів і бактерій, що мешкають в ґрунті. (Всім відомий пеніцилін вперше був отриманий з грунтового грибка Penicillium notatum.) Свого часу пеніцилін зробив революцію в біології та медицині - і, можливо, нове відкриття, зроблене дослідниками з Північно-Східного університету (США) разом з колегами з компанії NovoBiotic Pharmaceuticals, виявиться настільки ж грандіозним: їм вдалося виявити ґрунтовну бактерію, чий антибіотик був сильніше будь-якого, наскільки завгодно стійкого до антибіотиків мікроба.
Лікарська стійкість бактерій нині стала справжнім головним болем для медиків: завдяки пластичності генетичного апарату і здатності обмінюватися генами бактерії можуть пристосуватися фактично до будь-яких ліків, будь вони з якогось природного джерела або ж синтезовано з нуля в лабораторії. Цікаво, що мікробам навіть не потрібно контактувати з антибіотиками: потрібний ген може потрапити до них по ланцюжку від інших клітин. Причому стійкість може розвиватися не проти якогось одного засобу - в такому випадку проблем би ніяких не було - а проти цілих груп антибіотиків. Напевно, найвідоміший приклад тут - метицилін-резистентний стафілокок, або MRSA, стійкий до широкого спектру ліків. Його часто використовують як модельний дослідницький об'єкт, щоб зрозуміти механізми, задіяні при розвитку лікарської стійкості, а заодно і для випробування нових речовин, які могли б таку стійкість подолати.
Теіксобактин, описуваний у свіжій статті в Nature, виявився просто таки чарівним засобом, що «пробиває» абсолютно будь-який опір з боку патогенних бактерій. Він не просто вбивав MRSA і туберкульозну Mycobacterium tuberculosis (яка теж славиться вмінням ігнорувати антибіотики) - авторам роботи взагалі не вдалося знайти жодного різновиду лікарської стійкості, яку теіксобактину не вдалося б подолати. Спочатку, виявивши таке, дослідники вважають, що у них в руках опинилася якась рідкісна отрута, яка буде вбивати не тільки бактерій, але і самого хворого. Однак побоювання не підтвердилися: миші, яким спочатку вводили смертельні дози патогенів, а потім додавали ще й теіксобактин, залишалися в живих, і ніяких ознак отруєння новою речовиною у них не було.
Суперантибіотик виділили з досі невідомої грунтової бактерії Eleftheria terrae, яку до того ж, як виявилося, неможливо вирощувати за допомогою звичайних лабораторних методів. Тобто бактерія потребує таких речовин і такої пропорції, які можна знайти тільки в ґрунті, але не в мікробіологічних поживних середовищах. Щоб зловити примхливого мікроба, Кіму Льюїсу (Kim Lewis) і його колегам довелося використовувати недавно винайдений пристрій під назвою Ichip: зразок ґрунту розбавляють так, щоб бактеріальні клітини змогли поштучно розподілитися між кількома десятками мікрокамер, заповнених агаром і відокремлених від зовнішнього середовища напівпроникною мембраною. Потім пристрій занурювали в ґрунт: бактерії в камерах не могли покинути їх, але могли отримувати через мембрану необхідні для росту і розмноження грунтові речовини. Так вдалося виділити і розмножити бактерію з теіксобактином.
У чому причина його суперсили? Новий антибіотик псує клітинну стінку мікробів, тут він схожий з багатьма іншими «колегами», але конкретна його мішень зовсім не фермент, що відповідає за ту чи іншу стадію її складання, і не пептид, що входить до її складу. Теіксобактин пов'язується з попередниками пептидоглікану і тейхоєвої кислоти, з яких складається клітинна стінка. Антибіотик взаємодіє з дуже консервативною ділянкою в полімерних структурах, настільки консервативним, що досі в жодної бактерії не вдалося знайти в ньому будь-яких модифікацій. Зазвичай, якщо ліки б'є по структурному білку, або білку-ферменту, мікроби використовують мутації, які так змінюють структуру білка, що він продовжує виконувати свою роботу, але робиться нечутливим до антибіотика. Однак в даному випадку речовина націлена проти виключно важливих молекулярних комплексів, які в принципі не терплять ніяких мутацій. Тобто не можна ніяк змінити ферменти, що відповідають за цей шматок клітинної стінки, щоб він (полімерний шматок) став невидимим для антибіотика.
Схожий механізм дії можна знайти у ванкоміцину, але він зв'язується з пептидним компонентом клітинної стінки, який сам по собі можна змінити без шкоди для клітини. Що бактерії і зробили: вже майже 30 років ми маємо справу з ванкоміцин-стійкими мікробами, які промутували згаданий пептид.
Сама бактерія, що виробляє теіксобактин, влаштована так, що їй немає потреби захищатися від власного антибіотика: у її клітинній стінці немає мішеней для нього. Швидше за все, готових генів проти теіксобактину в природі немає, і набути стійкості до нього завдяки горизонтальному перенесенню потрібного гена від однієї бактерії до іншої просто неможливо. Не виключено, що стійкість до теіксобактину все ж з'явиться, але це займе набагато більше часу, ніж зазвичай. І все ж більш коректно було б сказати, що новий антибіотик вбиває всіх - поки...
Однак сам по собі спосіб ловлі ґрунтовних бактерій, яких неможливо виділити звичайними лабораторними методами, може і надалі постачати нам цілі класи ліків, з якими патогенним мікроорганізмам буде дуже важко впоратися. Вважається, що лише 1% існуючих мікробів піддається культивації в лабораторіях. Інших же ми можемо бачити тільки в невеликій кількості у зразках ґрунтів або вод і в результатах генетичного аналізу, що сканує всю ДНК в таких зразках. Розробляючи нові методи, Ichip, за допомогою яких ми зможемо краще вивчати мікробне розмаїття, ми тим самим можемо отримати багате джерело нових ліків - хто знає, які секрети ховають в собі бактерії, що залишаються поки що невидимими для дослідників.