Такая устойчивость может развиваться в результате естественного отбора путём случайных мутаций бактерий или как результат воздействия на них антибиотиков. Также микроорганизмы способны передавать генетическую информацию о резистентности к определённым препаратам своим «соседям», которые не являются их прямыми потомками (то есть путём горизонтального переноса генов). Кроме того, резистентность к антибиотикам у бактерий может быть создана искусственно: методом генетической трансформации.

Как ни крути, результат один − микроорганизмы успешно приспосабливаются ко всевозможным препаратам и становятся к ним невосприимчивы, что приводит к возникновению всё новых очагов сверхопасной бактериальной инфекции. В околонаучных кругах такие микроорганизмы получили прозвище «супербактерий».

В сложившейся ситуации учёные из Института Висса (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) и их коллеги из Бостонского университета (Boston University) не стали создавать очередной удивительный антибиотик, а пошли по другому пути. Исследователи вмешались в метаболизм (обмен веществ в живом организме) кишечной палочки (Escherichia coli) и сделали её более восприимчивой к существующим препаратам.

«Сейчас мы критически нуждаемся в новых стратегиях борьбы с бактериями, которые бы повысили эффективность действия арсенала антибиотиков», − рассказывает руководитель исследования Джим Коллинз (Jim Collins).

Для решения намеченной задачи исследователи сосредоточились на малоизученном и вместе с тем ключевом бактериальном метаболическом процессе, так называемом производстве активных форм кислорода (АФК).

Дело в том, что в ходе нормального обмена веществ в организме бактерий происходит образование таких АФК, как супероксид и перекись водорода. Микроорганизмы, разумеется, успешно справляются с переработкой и выводом этих соединений. Однако в случае слишком большого присутствия АФК в клетке последние вызывают её серьёзные повреждения и даже гибель.

К сожалению, на данный момент точные генетические механизмы, которые отвечают за выработку АФК у кишечной палочки, остаются неизвестными. Но это не смутило исследователей, и они использовали для решения своих задач компьютерную классическую модель обмена веществ E.coli. Доктор Коллинз и его команда добавили к ней сотни химических реакций, которые могли бы привести к повышению уровня АФК в клетке.

После этого исследователи удаляли из модели различные гены, которые вовлечены в процесс образования АФК, и, в конце концов, вычислили самую эффективную генно-инженерную комбинацию.

Затем учёные уже на реальных бактериях показали, что увеличение выработки АФК самой клеткой приводит к её существенному ослаблению, что делает её беззащитной перед действием антибиотиков. Для этого Коллинз и его коллеги удалили у микроорганизмов ряд генов, что привело к увеличению естественного производства АФК, и обработали их антибиотиками и биоцидами. Для этой операции были выбраны вещества, убивающие бактерии посредством повышения уровня АФК в клетке.

В пресс-релизе института Висса исследователи заключают, что результат оказался победоносным, и от устойчивости к препаратам у E.coli не осталось и следа. По сути, бактериальный метаболизм «вошёл в резонанс» с действием антибиотиков, что в конечном итоге и уничтожило микроорганизмы.

Теперь перед командой Коллинза стоит множество новых задач. В частности, исследователям предстоит разобраться, какие именно вещества провоцируют увеличение выработки АФК бактериальными клетками. Кроме этого, учёные планируют опробовать свой уникальный подход на других устойчивых к антибиотикам микроорганизмах.

Исследователи не без основания считают, что им удалось выиграть одно сражение в войне против устойчивых к антибиотикам «супербактерий». Теперь только время покажет, будет ли этот подвиг переломным моментом в этой борьбе, и зародит ли он надежду на безоговорочную победу.

Результаты исследования были опубликованы в статье в журнале Nature Biotechnology.