Медь – основа для антибиотиков нового поколения

В то время как устойчивость к антибиотикам неуклонно растет, фармацевтические компании производят все меньше и меньше новых типов этих лекарств. Майкл Джонсон, иммунобиолог из Соединенных Штатов Америки, говорит, что эта ситуация остро нуждается в изменении, и считает, что медь может стать ключом к созданию антибиотиков V поколения.

Пневмония начинается так: бактерия под названием пневмококк (Streptococcus pneumoniae) попадает в носовую полость, проходит по носовому проходу и попадает в легкие. Там S. pneumoniae сталкивается с иммунными клетками, называемыми макрофагами, которые начинают борьбу с этой бактерией.

Примечательно, что единственное, что может повлиять на развитие инфекции или на полное ее подавление макрофагами – несколько атомов меди.

Для своей жизнедеятельности бактериям нужны металлы, такие как железо, кальций и марганец. Бактериальные клетки настолько сильно нуждаются в этих металлах, что даже не имеют механизма избавления от них – зато запущен способ поглощения их вовнутрь, где они и хранятся для дальнейшего использования. Однако медь – это тот металл, который патогенным бактериям не нужен.

Поэтому когда макрофаги находят нежелательные бактерии в легких, первое, что они делают – доставляют их в отделение с недостаточным количеством металлов, необходимых бактериям, и начинают «бомбардировку» медью. Этот процесс называется ошибочной металлизацией, и он смертелен для патогенных организмов.

Иммунобиолог из Аризонского университета Майкл Джонсон использует хорошую токсичность меди в отношении бактерий для создания антибиотиков для лечения инфекций, вызванных S. pneumoniae, включая пневмонию, ушные инфекции, менингит и конъюнктивит. «Бактерия Streptococcus pneumoniae убивает 1,5 миллиона человек в год, половина из которых младше 5 лет. Увы, сегодняшние лекарства помогают лишь от 25% штаммов, – говорит Джонсон. – Когда я узнал, насколько восприимчивы к меди определенные бактерии, и что человеческие тела могут использовать этот металл для борьбы с бактериями, то увидел в этом будущее для создания антибиотиков V поколения».

На протяжении веков люди использовали медь в качестве антибактериального средства различными способами. Например, хранили продукты в медных горшках. В больницах использовались медные поверхности (дверные ручки и каркасы кроватей) для сокращения внутрибольничных инфекций. Сегодня, по словам Джонсона, имеет смысл начать изучать способы применения меди в антибиотиках.

Процесс создания медесодержащих актибиотников не будет запущен до тех пор, пока ученые не изучат досконально, как происходит воздействие меди на бактерии, и почему именно этот металл токсичен для них. «Необходимо фундаментально проанализировать этот процесс, прежде чем начинать создавать новые антибиотики. Нам нужно знать, как работают разные бактериальные системы, чтобы нацеливаться на их подавление», – объясняет Джонсон.

В своем последнем исследовании ученый сосредоточился на чувствительном к меди белке CopY. Внутри бактериальной клетки именно CopY контролирует систему, которая максимально быстро избавляется от меди.

«Если мы сумеем выяснить, как работает CopY, то сможем приступить к созданию терапевтических средств», – заключает иммунобиолог.

Майкл Джонсон надеется изучить структуру CopY и определить конкретные пути, которые этот белок использует для преодоления медного стресса. Это первые шаги к созданию эффективного терапевтического средства, которое отключит CopY.