12.01.2015

Антибиотик из почвы

Группа немецко-американских ученых описала принципиально новый антибиотик – теиксобактин – и не где-нибудь, а в журнале Nature. Даже больше того: авторы не просто нашли новый антибиотик, они нашли новый способ искать новые антибиотики.

На самом деле, этот способ не такой уж и новый. Это выглядит удивительно, но с середины 60-х появилась только одна новая группа антибиотиков. Все остальные были открыты фактически за первые два десятка лет. Эру антибиотиков открыл медленно появлявшийся на свет пенициллин, и за следующие 20 лет были открыты все остальные антибиотики, которыми мы сейчас пользуемся.

Все эти антибиотики были найдены примерно в одном месте. Их вырабатывают другие бактерии. В самом деле, человек начал прицельно бороться с инфекциями совсем недавно, научными методами – примерно полтора века, если считать от Пастера и Листера. Иммунная система человека учится сопротивляться бактериям все время, что человек живет рядом с бактериями, ровно столько времени, сколько существует человек как вид (примерно 200 тысяч лет). 200 тысяч лет – это, конечно, гораздо больше двухсот лет, но сами бактерии существуют примерно 3,5 миллиарда лет и все это время конкурируют друг с другом. Понятно, что при таких условиях лучше всего убивать бактерий умеют другие бактерии.

И действительно, большинство существующих антибиотиков имеют бактериальное происхождение. Антибиотиковым бумом 50-летней давности мы обязаны Селману Ваксману, тестировавшему почвенные бактерии, которые ему удавалось поддерживать в лабораторной культуре. Так появились стрептомицин и неомицин.

Удивительно, но попытки ученых синтезировать антибиотики искусственно не принесли особых плодов. Так и вышло, что бактерии стали постепенно выигрывать гонку вооружений. Если воздействовать на бактерии антибиотиком достаточно долго, то все чувствительные к антибиотику бактерии умрут: кто-то раньше, кто-то позже. Именно поэтому важно всегда принимать курс антибиотиков до конца, а не бросать, почувствовав улучшение. Но если в какой-нибудь одной бактерии произошла мутация, делающая ее нечувствительной к антибиотику, то антибиотик ее не убьет, а конкуренты у нее исчезнут. Если при этом ей посчастливится обмануть иммунную систему, то не посчастливится уже носителю заболевания.

Скорость мутаций у бактерий довольно высокая, и она еще дополнительно увеличивается в стрессовых условиях. Антибиотик – это как раз такое стрессовое условие. Понятно, что, если все равно все вокруг гибнут, то мутировать выгодно: если мутация окажется вредной – то хуже уже все равно не будет, а ведь может оказаться и полезной. Поэтому за последние годы появилось довольно много устойчивых к антибиотикам бактерий. Первое время они жили только в больницах, но понемногу выбрались на свободу. Устойчивая разновидность Acinetobacter baumannii оказывается причиной незаживающих ран. Туберкулез возвращается на сданные было позиции столетней давности благодаря устойчивым штаммам. Известие о появлении в лечебном заведении MRSA (штамм золотистого стафилококка Staphylococcus aureus, устойчивый к метициллину и другим антибиотикам пенициллинового ряда, и заодно и к цефалоспоринам) способно ускорить рост седых волос у всего руководящего состава.

Первый урожай антибиотиков уже был снят с почвенных бактерий, но сохранялась надежда, что там найдется еще что-нибудь. Надежда эта связана с тем, что до сих пор в лабораторных условиях умели выращивать примерно 1% из всего разнообразия почвенных бактерий. Авторы статьи как раз и разработали метод, позволяющий культивировать примерно 50% почвенных бактерий вместо 1%. Суть этого метода заключается в том, что в капиллярах с полупроницаемыми стенками из специального материала бактерии погружались в естественную среду – в почву. Размножившись в таких условиях, дальше бактерии уже могли некоторое время жить в обычной лабораторной посуде, где ученым было проще их изучать. Оказалось, что экстракт одного из видов проанализированных бактерий неплохо расправлялся с золотистым стафилококком. Выделить действующее вещество уже было делом техники. Вещество получило название теиксобактин. Авторы нигде этого не указывают, но, вероятно, название происходит от греческого слова τει̃χος означающего «крепостная стена». Новый антибиотик мешает бактериям синтезировать клеточную стенку. Такая бактерия не может делиться (для этого нужно синтезировать новую целую стенку) и не может даже залатать время от времени возникающие прорехи.

Теиксобактин оказался эффективен против широкого спектра бактерий: стафилококков (в том числе MRSA), стрептококков, вызывающих воспаление легких, микобактерий, вызывающих туберкулез, возбудителя сибирской язвы и других. Но самое удивительное – то, что попытки в лабораторных условиях вывести золотистый стафилококк и микобактерию туберкулеза, устойчивые к теиксобактину, не увенчались успехом. Это значит, что на какое-то время новый антибиотик, скорее всего, сможет переломить ход гонки вооружений между бактериями и антибиотиками. Вряд ли открытие только одного теиксобактина обеспечит преимущество надолго: чтобы оставаться на месте в этом противостоянии, надо очень быстро бежать. Но ведь в почве живет еще довольно много неисследованных бактерий.

Александра Брутер

Источники:

1. polit.ru