Биопленки представляют собой слизистые клейкие мембраны, которые продуцируются микробами, такими как бактерии и грибы, для колонизации поверхностей. Они могут расти на животных и растительных тканях и даже внутри человеческого тела на медицинских устройствах, таких как катетеры или клапаны сердца. Биопленки защищают микробов от иммунной системы организма и повышают их устойчивость к антибиотикам. Они представляют собой одну из самых больших угроз для пациентов в больницах. Но есть хорошие новости – исследовательская группа, возглавляемая Научно-исследовательским институтом Центра здоровья Университета Макгилла, разработала новую технологию ферментов, которая предотвращает образование биопленок и также может разрушать их.
Это многообещающие новости для разработки инновационных стратегий лечения широкого спектра заболеваний и инфекций, приобретенных в больницах, таких как пневмония, инфекция мочевых путей и другие. Связанные с биопленкой инфекции ежегодно вызывают тысячи смертей в Северной Америке. Их трудно искоренить, потому что они выделяют матрицу из молекул сахара, которые образуют своего рода броню, действующую как физический и химический барьер, предотвращая попадание антибиотиков в целевые участки в микробах.
Ученым удалось использовать собственные инструменты микробов против них самих, чтобы атаковать и уничтожать молекулы сахара, которые удерживают биопленку. Вместо того, чтобы пытаться разработать новые индивидуальные «пули», нацеленные на одиночных микробов, атаке подвергается биопленка, которая защищает эти микробы. Это совершенно новая стратегия для решения проблемы.
Работа является результатом четырехлетнего успешного сотрудничества ученых, которые вот уже несколько лет работают над борьбой с биопленками, сосредоточившись на двух из наиболее распространенных организмов, ответственных за инфекции легких: бактерии Pseudomonas aeruginosa и гриба Aspergillus fumigatus. Инфекции с этими организмами у пациентов с хроническими заболеваниями легких, такими как кистозный фиброз, представляют собой огромную проблему в медицинской терапии.
Изучая механизмы, используемые этими организмами для создания своих биопленок, ученые обнаружили ферменты, которые разрушают молекулы сахара, склеивающие биопленки вместе. Микробы используют эти ферменты для перемещения молекул сахара вокруг и разрезают их на кусочки, чтобы построить и перестроить матрицу биопленки. Исследователи нашли способ использовать эти ферменты для нарушения сахарной «брони», подвергая микроб воздействию антибиотика.
Специалисты превратили эти ферменты в машину для уничтожения биопленки, которую можно использовать за пределами микроба, где найдены молекулы сахара. Эти ферменты уничтожают все молекулы сахара на своем пути и не останавливаются, пока матрица не будет уничтожена.
Предыдущие попытки борьбы с биопленками имели лишь ограниченный успех, главным образом он отмечался в предотвращении образования биопленки. Эти ферменты являются первой стратегией, которая когда-либо была эффективной для уничтожения зрелых биопленок и которая работает на мышиных моделях инфекции.
Когда ученые взяли ферменты из бактерий и применили их к грибам, было обнаружено, что они так же работали на биопленке грибов, что было удивительно. Ключевым моментом является то, что этот подход может быть универсальным способом обеспечения возможности использования собственных систем микробов для деградации биопленок, что имеет большие последствия для многих микробов, болезней и инфекций.
Более 70% инфекций, приобретенных в больницах, фактически связаны с биопленками, и у медиков нет инструментов для их лечения. По словам авторов работы, потенциал этой новой терапии огромен, и они надеются коммерциализировать ее в ближайшие годы.
Источник: Proceedings of the National Academy of Sciences