Российские ученые синтезировали новую группу молекул, которые могут справляться с микробами, не реагирующими на все известные лекарства. А еще эти препараты работают как антиоксиданты — борются с окислительным стрессом и старением.
Ученые из МФТИ и Ярославского технического госуниверситета (ЯГТУ) создали новый класс молекул для борьбы с «супербактериями», устойчивыми к большинству антибиотиков. В контролируемом эксперименте разработчики получили наиболее эффективные из них. Эти соединения открывают путь к созданию нового типа антибиотиков, а некоторые из них — и антиоксидантов, то есть средств для борьбы со старением. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecules.
Почему потребовались новые антибиотики?
Человечество постепенно приближается к эпохе, когда болезнетворные бактерии перестают реагировать на антибиотики и превращаются в сверхустойчивые «супербактерии», опасные для жизни. Уже сейчас от этих не восприимчивых ко всем известным лекарствам бактерий гибнут тысячи людей по всему миру. Ученые полагают, что к 2050 году число жертв достигнет миллионов. В частности, в Европе от них может погибнуть 390 тыс. человек, в Азии — 4,7 млн, в Африке — 4,1 млн, в Северной и Южной Америке — почти 700 тыс.
Причины кризиса — бесконтрольное и чрезмерное использование антибиотиков в медицине и животноводстве, а также медленные темпы разработки новых препаратов и быстрая адаптация бактерий. Поэтому сегодня для человечества так важно найти новые соединения с уникальным механизмом действия на патогены.
Разные собратья
И здесь уже есть успехи. В новом исследовании учёные разработали новый класс гибридных молекул на основе доступного химического сырья — резорцинола и пиримидина — спирохроманопиримидины. Они имеют трёхмерную спироциклическую структуру: вокруг общего атома углерода находятся два кольца — хромановое и пиримидиновое.
По гипотезе учёных, полученные соединения бьют сразу по двум фронтам: хромановый фрагмент обеспечивает закрепление молекулы лекарства на поверхности бактериальной оболочки, а пиримидиновая часть молекулы ответственна за воздействие на метаболизм бактериальной клетки, нарушая ее жизненно важные процессы.
Молекулы синтезировали оригинальным методом: используя комбинированный кислотный катализатор учёные смогли получить новые молекулы, тщательно контролируя их пространственную конфигурацию. В итоге простым, доступным для промышленного применения методом удалось выделить разные пространственные изомеры спирохроманопиримидинов в чистом виде (одинаковые по составу молекулы, но с разным расположением атомов в пространстве).
«У вас могут быть одни и те же молекулы по составу, но стереоконфигурация атомов в пространстве играет важную роль, особенно в биологических процессах, в которых происходит взаимодействие малых молекул лекарств с активными центрами на поверхности объемных белковых молекул. Очень часто бывает, что один стереоизомер молекулы очень активно подавляет рост патогенных бактерий, а ее зеркальный собрат не действует на них совсем», — пояснил aif.ru старший научный сотрудник лаборатории клеточных и молекулярных технологий МФТИ Антон Шетнев.
Убивают золотистый стафилококк
Эффективность действия разных пространственных изомеров оценили на способность подавлять рост важнейших патогенных микроорганизмов: золотистого стафилококка, кишечной палочки и других, в том числе штаммов бактерий, проявляющих невосприимчивость к действию известных антибиотиков. Испытания выявили чёткую зависимость активности молекулы от ее структуры. Одни соединения поражали стафилококк, а одно из них — кишечную палочку с рекордно низкой концентрацией (всего 2 мкг/мл).
Особенно интересными оказались производные на основе пирогаллола. Они проявили себя как мощные антиоксиданты, сравнимые по эффективности с витамином С. В перспективе их можно применять не только в качестве антибиотиков, но и для защиты клеток от окислительного стресса — причины серьёзных заболеваний.
Также исследования показали, что некоторые соединения хорошо всасываются в кишечнике, могут преодолевать гематоэнцефалический барьер (попросту оболочку мозга) и проникать в мозг. Это открывает потенциал для лечения инфекций центральной нервной системы.
«Сейчас мы находимся на стадии фундаментальных исследований: синтезировали соединения и подробно изучили их структуру. Первые испытания помогли оценить их активность против серии штаммов бактерий, а моделирование — потенциальное влияние на организм человека. Теперь мы планируем глубоко изучить механизм антимикробного действия данных соединений, а затем провести испытания на животных моделях», — добавил Антон Шетнев.
Оцените материал
| Подписывайтесь на АиФ в
MAX |
Leave a Reply