30 апреля, 2019 
Андрей Сорокин 
90 лет назад британский микробиолог Александр Флеминг случайно обнаружил антибиотик, который позже назвал пенициллином. Когда Флеминг вернулся после нескольких недель отдыха в свою лабораторию, он заметил, что на некоторых собранных им заранее бактериальных культурах появилась плесень, а сами эти культуры оказались уничтожены. Рассмотрев процесс подробнее учёный выяснил, что плесень продуцирует вещество, нейтрализующее бактерии в чашке для культивирования клеток. Так были открыты лечебные свойства пенициллина. Массовое производство лекарственного препарата наладили в период Второй мировой войны. Считается, что открытие Флеминга помогло спасти сотни тысяч жизней. В настоящее время известны разные классы антибиотиков, но учёные продолжают неустанно искать вещества для создания новых антимикробных препаратов, поскольку они по-прежнему необходимы в медицине. Большая часть этих лекарств является натуральными по происхождению, а метод обнаружения остаётся таким же, как и во времена Флеминга: если вещество может уничтожать бактерии на чашке для культивирования клеточных культур, то это антибиотик. В общем, способ поиска пока достаточно медленный, но с развитием науки прошлые стандарты могут сильно измениться. Недавно учёные разработали метод, с помощью которого они быстро проверили очень большое количество молекул на антибиотическое действие.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETHZ) модернизировали и миниатюризировали систему Флеминга, что делает её пригодной для высокопроизводительного скрининга микроорганизмов и производимых ими веществ. «Хотя в настоящее время для тестирования около 10 000 производителей веществ с использованием традиционных способов требуется около года, мы можем проверить миллионы вариантов в течение всего нескольких дней», говорят создатели метода. Учёные ETHZ вместе с голландскими и немецкими коллегами уже успешно определили ряд новых кандидатов в группу антибиотиков с помощью своей технологии. На следующем этапе они установят, подходят ли некоторые из этих молекул для медицинского применения.
«Пузырьковый чай» и поиски активных веществ. Александр Флеминг использовал чашку для культивирования клеток диаметром 100 мм, но в новом способе, получившем символическое называние НаноФлеминг, используются крошечные шарики геля диаметром всего в полмиллиметра, что напоминает пузырьковый чай или имитацию икры. Внутри шариков учёные могут проверить новые вещества на активность антибиотиков. Для этого они встраивают многочисленные сенсорные бактерии вместе с одним микроорганизмом, производящим вещество с потенциальным антибиотическим эффектом. Если полученное вещество обладает антибиотическим действием, сенсорные бактерии погибают. Если оно не оказывает влияния, бактерии размножаются и образуют кластеры клеток. Сенсорные бактерии маркированы ярко-зелёным флуоресцентным красителем, благодаря чему исследователи быстро определяют слабо окрашенные флуоресцентные гелевые шарики. Именно они содержат микроорганизм, продуцирующий активный антибиотик, который нейтрализует бактерии. Затем учёные могут приступить к идентификации такого вещества.
В поисках неизвестных веществ из мира природы. «Данный метод также отлично подходит для наблюдения за тем, производят ли микроорганизмы, обнаруженные в природе, ещё не известные науке активные вещества», — говорят исследователи. Дело в том, что микробы, пытающиеся устранить своих конкурентов с помощью биохимических соединений, являются естественным и широко распространённым механизмом. Поэтому возможно, что новые классы антибиотиков могут быть обнаружены в таких их местах обитания, как образцы почвы или микробиом (микрофлора) кожи человека. Новая технология сможет очень хорошо анализировать микроорганизмы из подобной среды, причём с помощью ускоренного способа поиска шансов на их обнаружение гораздо больше, чем раньше. Метод также может быть адаптирован для тестирования дополнительных критериев уже во время первого скрининга, таких как стабильность антибиотических веществ в кровотоке человека или активность механизмов резистентности, что определит сопутствующие основному действию свойства веществ.
Читайте также:
Пижама с датчиками для контроля качества сна
Паучий шёлк для роботизированных мышц
Приложение, улучшающее концентрацию внимания
В чём заключается важное свойство сна для иммунной системы?
Физические упражнения стимулируют жир улучшать обмен веществ
Опубликовано в рубрике 