Бактериите развиват устойчивост срещу антибиотиците

През последните сто години учените създадоха хиляди вещества, които се наричат „антибиотици“ и унищожават живите клетки. Сега се появи нова опасност – бактерии, които притежават устойчивост срещу антибиотиците. Разпространението на подобни микроорганизми може да върне човечеството в Средновековието, когато епидемиите са унищожавали огромни маси хора. Руският сайт „Лента“ разглежда възможните начини този развой да бъде предотвратен.

Появата на бактерии, които не се влияят от антибиотици, е напълно естествен процес от еволюционна гледна точка. Генетичната система на бактериите се различава от тази на многоклетъчните. Едноклетъчните имат далеч по-нестабилна структура и са податливи на изменения, способни са да се приспособяват лесно и при тях лесно се проявяват мутации. Тези качества на бактериите им дават големи предимства при превземането на нови места и оцеляването в неблагоприятни условия. Антибиотиците са едно от тези неблагоприятни условия. Благодарение на бързите темпове на размножаване се получават нови видове устойчиви бактерии. Тези „резистентни“ бактерии в невероятни темпове разпространяват гените си на устойчивост и по този начин се появяват нови и нови групи микроорганизми, които издържат при третиране с антибиотици.

Има безброй истории за това как са открити антибиотиците и темата е вдъхновила не по-малко филми. Не една нобелова награда е връчвана за разработка на антибиотици. Историите за създаването на тези препарати често се различават, но рано или късно всяко едно от лекарствата има един и същ край – престава да бъде ефективно. Причината е проста –бактериите развиват резистентност.

Всеки нов период в развитието на фармацевтиката изисква нови вещества и съединения, но да се разработят нови лекарствени препарати на старата основа е изключително трудно. Технологиите на „подобряването“ на познати антибиотици може да се развива по пътя на въвеждане на химични модификации за сметка на нови елементи при молекулярната структура. Може също да бъде променена самата структура, като се изменят химичните връзки посредством вкарване на нови атоми и групи молекули. По този начин действат много фармацевтични компании и изследователски центрове, но това е просто модификация на вече съществуващи препарати и е само временно решение. Бактериите се адаптират страшно бързо.

Учените, които работят в областта, имат пред себе си сложната задача не само да разработят нови антибиотици, за сметка на модифицираните стари, но и да потърсят принципно нови вещества и източници на нови антибиотици. Учените могат да използват самите бактерии, измежду които има видове, способни да изработват вещества за борба срещу бактериите „конкуренти“, вещества с антибиотични свойства. В това отношение умението на бактериите да еволюират бързо и да създават собствени оръжия за борба със себеподобните е от полза на учените. Това се счита за един от най-перспективните научни подходи.

Стотици учени по цял свят се занимават с търсене на нови щамове бактерии. Конкуренцията в тази сфера е много висока, степента на интерес към изучаването на екосистемите на планетата се увеличава с всяка изминала година, затова е и все по-трудно да се намери място на света, до което все още да не са се добирали изследователи.  Откриването на бактерии на нови и необичайни места многократно увеличава шансовете на учените да намерят и нови вещества

Подземен живот

Един проверен и ефективен, но и технически сложен метод е изследването на пещери – „белите петна“ на планетата. Те приличат на огромни консерви, които в продължение на милиони години са събирали в себе си информация за геологическите  процеси, случващите се на Земята, за климата и за измрелите вече животни и растения. Освен това в пещерите има уникални организми, приспособили се към условията на пълна изолация от външни вещества и енергия, липса на светлина и ниски температури

Учените обикалят древни пещери в търсене на антибиотици, прокарват нови маршрути, търсят места, където преди не е стъпвал човешки крак и където няма шанс по случайност да се промъкне птица или насекомо. На такива места се изследват почвата, водите, полипите по стените, събират се копролити (вкаменили се екскременти). В продължение на милиони години с този органичен материал са се хранили и други организми, които могат да бъдат отделени и изучени със съвременните методи на микробиологията и генетиката.

Руските учени са едни от първите, които започнаха да изучават микроорганизмите в екстремни екосистеми и пещери. Подобни изследвания провеждат учени от МГУ, Новосибирския и Красноярския университет. Някои институти на руската академия на науките също са се ангажирали с тази кауза.

Провеждат се и изследвания в специални екосистеми в сибирски пещери. „Характерна особеност на сибирските пещери е, че са достатъчно студени – около 2-4 градуса. В байкалския регион има някои древни и разклонени пещери, които представляват голям интерес за учените. Ботовската пещера е най-дългата в Русия, а пещерите на Тажеранската степ са се образували във времената, когато езерото Байкал е било в стадий на зараждане, преди 30 милиона години“, разказва водещ специалист от Иркутския държавен университет и кандидат на науките Денис Аксенов-Грибанов.

Доскоро един от основните източници на антибиотици бяха почвените бактерии от групата на актинобактериите (Actinobacteria), или както по-рано са ги наричали – актиномицети, лъчисти гъбички. Само за две години иркутските учени извлякоха 1000 нови култури на актинобактерии от пещерни образци.

Учените установили, че новият щам, който носи името „лунно мляко“, спада към рода Streptomyces и е агресивен срещу устойчивата към антибиотици чревна пръчица (Escherichia coli) и причинителите на млечница (Candida albicans).

Изключително трудна задача е да се изолират новите щамове – природата позволява да се култивират в лабораторни условия по-малко от един процент от цялото разнообразие от бактерии. Фактът, че от 120 съединения, открити от учените, само 20 могат да бъдат предварително идентифицирани,  значи, че всеки непроучен километър от някоя пещера крие огромен потенциал за по-нататъшни изследвания.

„Търсенето на нови микроорганизми с цел извличане на вещества с антибиотични свойства има огромни перспективи в Сибир и Байкал. Тези земи от една страна са отдалечени от световните научни центрове, а от друга страна тук има много на брой уникални места – слабо изучени и изолирани пещери, както и езерото Байкал с древната му екосистема“, разказва директорът на научно-изследователския институт по биология към Иркутския държавен университет професор Максим Тимофеев.

За момента учените се ограничиха с изучаването на антимикробните свойства на изолираните щамове и проведоха задълбочено търсене не познатите биологично активни съединения. Сега предстоят години на работа, на търсене на нови щамове, на оценяване на механизма на действие на конкретните съединения и антибиотици, оценка на противораковата активност на съединенията, оценка на инсектицидната, фунгицидната и хербицидната активност на съединенията и най-накрая – разработването на лекарствени препарати на основата на съединенията, получени от актинобактериите .

„За да може съединението да се превърне в реален продукт са необходими много научни изследвания, в това число и такива, които да определят механизма на действието на съединението и ред други медицински показатели. Ще трябва да се свърши и много бюрократична работа, за да получим сериозно финансиране. Ще се налага всеки път учените да доказват, че техният антибиотик е най-добрият, че не е отровен за хората и че цялостно е най-добър.“, пояснява Максим Тимофеев

Откриха нов антибиотик, от който не се изгражда резистентност Учени разбраха как някои бактерии издържат на антибиотик Забравете за операциите, апендицит се лекува и с антибиотици Седем страшни факта за устойчивостта към антибиотиците