Распространение мультирезистентных (MDR) штаммов Escherichia coli привело к тому, что полимиксины, являющиеся препаратами последней линии, утратили своё значение из-за развивающейся резистентности и узкого терапевтического диапазона.
Стремясь устранить эту проблему, исследователи Пусанского национального университета (Республика Корея) разработали инновационную стратегию, которая повышает чувствительность бактерий к этим антибиотикам, что потенциально позволит врачам назначать более низкие и безопасные дозы без ущерба для эффективности. Этот революционный подход переносит акцент с терапии, ориентированной на антибиотики, на терапию, ориентированную на бактерии, повышая их чувствительность к антибиотикам за счет активизации мембранных каналов, которые усиливают поглощение антибиотиков. «Поскольку разработка новых антибиотиков не успевает за эволюцией бактерий, максимальное повышение эффективности существующих средств станет основной стратегией для преодоления терапевтического разрыва в клинической практике», — сказал руководитель исследования Кван-сун Ким. Результаты исследования опубликованы в журнале Drug Resistance Updates.
Вместо того чтобы разрабатывать очередной антибиотик для непосредственного уничтожения бактерий, исследователи обнаружили природный пептид под названием TimP, кодируемый бактериальной малой некодирующей РНК (sRNA) RyfA, который побуждает бактерии реорганизовывать собственную наружную мембрану. В результате этой реорганизации образуются отверстия, позволяющие полимиксинам более эффективно проникать через бактериальную оболочку. Исследователи проанализировали 91 бактериальную sRNA с целью выявления молекул, способных повысить чувствительность к полимиксинам, и выделили RyfA, в составе которой пептид TimP отвечал за резкое усиление чувствительности к антибиотику. С помощью структурного прогнозирования и проверки in vitro ученые показали, что TimP связывается с белком наружной мембраны, называемым порином LamB, вызывая обширные изменения в бактериальной оболочке. К этим изменениям относятся повышение проницаемости мембраны, усиление выработки активных форм кислорода и более интенсивное высвобождение внеклеточных везикул.
Затем исследователи создали внеклеточные везикулы (EV), несущие как TimP, так и полимиксин B (PMB), создав платформу для целевой доставки под названием PMB@TimP EVs. Действуя как «система доставки лекарств по принципу троянского коня», везикулы доставляли антибиотик непосредственно к бактериям, одновременно облегчая проникновение препарата через бактериальную мембрану. Дальнейший анализ показал, что PMB@TimP EVs усиливали уничтожение бактерий, оставались стабильными в более широком диапазоне значений pH и вызывали минимальную токсичность для клеток млекопитающих по сравнению со свободным PMB. В мышиной модели сепсиса, вызванного E. coli с множественной лекарственной устойчивостью (MDR), модифицированные везикулы улучшали выживаемость при дозах, при которых свободный PMB не обеспечивал защиты от инфекции. Дополнительные исследования безопасности не выявили аномального накопления препарата в основных органах, а показатели воспаления и печеночные ферменты оставались в пределах нормальных физиологических значений.
Исследователи также обнаружили, что LamB — белок наружной мембраны бактерии, необходимый для активности TimP, — также присутствует у Salmonella Typhimurium. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что данная платформа потенциально может быть адаптирована для борьбы с более широким спектром мультирезистентных грамотрицательных бактерий, помимо E. coli. «Экзосомы PMB@TimP могут служить мощной адъювантной терапией для пациентов, страдающих сепсисом, пневмонией или инфекциями мочевыводящих путей, вызванными MDR-грамотрицательными бактериями, значительно повышая показатели выздоровления», — отмечает Ким.
Хотя полученные результаты обнадеживают, исследователи подчеркивают, что на данный момент эффективность данной технологии была продемонстрирована только на мышиных моделях. Прежде чем платформа может быть протестирована в клинических испытаниях на людях, потребуются дополнительные исследования, включая изучение долгосрочной безопасности, технологий производства и эффективности против более широкого спектра резистентных бактериальных инфекций. «В течение 5–10 лет эта платформа может быть включена в стандарты борьбы с MDR-патогенами. В конечном итоге это позволит сократить чрезмерное назначение антибиотиков и будет способствовать созданию более эффективных схем терапии», — утверждает Ким. Если будущие клинические исследования подтвердят эти результаты, платформа может помочь продлить срок применения существующих антибиотиков, снизить необходимость лечения высокими дозами полимиксина и предоставить врачам новую стратегию лечения опасных для жизни инфекций, вызванных полирезистентными грамотрицательными бактериями.
