Алгоритмите помогнаха да се разкрие нов кандидат за антибиотик, който обещава срещу някои особено неприятни грешки, използвайки нов начин на атака, към който би трябвало да им е трудно да развият резистентност. Най-важното е, че може да отключи цял нов арсенал от антибиотици.
Ние, хората, не сме единствените организми, които искат да убиват бактериите – природата е разработила широк спектър от антибактериални съединения, много от които се използват от самите бактерии, за да спечелят надмощие в дългата еони война срещу други бактерии.
Повечето от нашите антибиотици се получават от този арсенал, първоначално отгледан от култури от бактерии и по-късно синтезиран в по-мощни форми. Проблемът е, че с течение на времето бактериите развиват резистентност към тези лекарства, което ни принуждава да произвеждаме нови, докато те неизбежно станат резистентни и към тях. Напредъкът се забави драстично през последните десетилетия, тъй като започваме да се изчерпваме от най-лесните за работа бактерии, оставяйки резистентните на антибиотици бактерии да се очертават като една от най-неотложните заплахи за здравето в света.
„Много антибиотици идват от бактерии, но повечето бактерии не могат да се отглеждат в лабораторията“, каза Шон Брейди, автор на изследването. “От това следва, че вероятно пропускаме повечето антибиотици.”
За да помогнат за анализирането на възможностите много по-бързо, изследователите от Рокфелер са използвали алгоритми, за да изследват това, което е известно като биосинтетични генни клъстери. Това са групи от гени, които кодират серия от протеини – включително някои, които може да имат антибактериални свойства – но са твърде многобройни и неудобни, за да ги сортират хората.
„Бактериите са сложни и това, че можем да секвенираме ген, не означава, че знаем как бактериите биха го включили, за да произвеждат протеини“, каза Брейди. „Има хиляди и хиляди нехарактеризирани генни клъстери и ние някога сме измислили как да активираме част от тях.
Но алгоритмите могат да сортират тези генни клъстери много по-бързо и да изберат най-обещаващите кандидат-съединения, които биха могли да имат антибактериални ефекти. Оттам нататък човешките химици могат да синтезират много по-кратък списък от съединения и да ги тестват.
И разбира се, този процес се оказа едно особено обещаващо съединение, което екипът нарече цилагицин. Той произхожда от генен клъстер, наречен “cil”, който е избран поради сходството му с други гени, произвеждащи антибиотици.
При лабораторни тестове цилагицинът успя да убие надеждно бактериите, включително няколко щама, които са резистентни към съществуващите антибиотици. Важното е, че не уврежда човешките клетки и е в състояние да лекува бактериални инфекции при живи мишки. Най-впечатляващото обаче е, че дори успя да убие бактериите, които изследователите специално разработиха, за да устоят на лекарството.
При по-внимателно разглеждане, екипът открива молекулярните тайни зад неговата сила. Когато атакува бактериите, цилагицинът свързва две молекули, наречени C55-P и C55-PP, които бактериите използват за изграждане на клетъчните си стени. Известно е, че съществуващите антибиотици свързват една или друга молекула, но резистентните бактерии все още могат да използват втората, за да поддържат клетъчна стена. Като премахне и двете наведнъж, цилагицинът може да предотврати този вид резистентност.
Колкото и обещаващо да изглежда проучването, екипът предупреждава, че има още много работа, преди да намери приложение при хората. Изследователите планират да оптимизират съединението и да проведат повече тестове върху животни срещу редица други бактерии. Най-вълнуващото обаче е, че цилагицинът може да е първият от многото нови антибиотици, открити с помощта на този метод.
„Тази работа е отличен пример за това, което може да се намери скрито в генен клъстер“, каза Брейди. „Смятаме, че сега можем да отключим голям брой нови природни съединения с тази стратегия, която се надяваме да осигури вълнуващ нов набор от кандидати за лекарства.“
Изследването е публикувано в списанието наука.
Източник: Университет Рокфелер
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
