Между человеком и патогенными бактериями идёт постоянная война: чем усерднее мы лечимся, тем устойчивее становятся бактерии. Дополнительный фактор, повышающий выживаемость микроорганизмов к лекарствам, — это животноводство: огромные количества антибиотиков идут на профилактику болезней у животных, в результате там тоже появляются жизнестойкие штаммы, которые обмениваются генами с человеческими бактериями. Собственно, сейчас учёным приходится не столько придумывать новые лекарства, сколько решать проблему растущей устойчивости бактерий к чему бы то ни было.
Исследователи из Университета Райса (США) предлагают бороться с устойчивостью бактерий к антибиотикам тем же методом, который часто обсуждается в случае злокачественных опухолей. Почему бы не попробовать применить к бактериям голод — кислородный или пищевой? Ход рассуждений таков: бактерии обязаны своей устойчивостью к антибиотикам определённым генам, которые находятся на плазмидах — небольших внехромосомных генетических элементах. Грубо говоря, плазмида похожа на очень маленькую хромосому: это тоже кольцевая ДНК, только она несёт в себе один-два-три гена, и ею легко обмениваться друг с другом, оставив одну копию себе. Бактерия может сделать много копий плазмиды, которые потом передаются в следующие поколения.
Но для копирования плазмиды (как и хромосомы) нужна энергия. Однако от копирования хромосомы никуда не денешься, а вот плазмидой можно в случае чего пренебречь — в ней нет генов, которые были бы нужны бактерии везде и всегда. Вот исследователи и решили сыграть на том, что в отсутствие антибиотика и в условиях сильного стресса бактерии избавятся от избыточной плазмидной ДНК, чтобы не тратить энергию на её поддержание.
Расчёт оказался верным. Когда исследователи перекрыли кислород и/или питательные вещества Pseudomonas aeruginosa и Escherichia coli, то штаммы, первоначально устойчивые к тетрациклину, свою устойчивость к антибиотику теряли. (У P. aeruginosa, или синегнойной палочки, она исчезала полностью; у кишечной палочки способность противостоять антибиотику до некоторой степени сохранялась, хотя сильно слабела.) Потеря устойчивости происходила за 120 поколений, что немного, если учесть огромную скорость размножения бактерий. Антибиотик при этом, разумеется, в среде отсутствовал; если же эксперимент ставили в присутствии тетрациклина, устойчивость к нему у бактерий сохранялась, несмотря на какой голод.
Статью с результатами опубликована в журнале Environmental Science and Technology.
Похожие методы разрабатываются для раковых опухолей: если раку перекрыть кислород и питательные вещества (то есть, например, подавить рост сосудов в опухоли), это помогает замедлить болезнь. Однако с бактериями такой подход может быть реализован скорее в природоохранной сфере, нежели в медицинской. Как уже было сказано, устойчивость бактерий к антибиотикам часто начинается с животноводческих ферм. Такие бактерии живут в сточных водах, в которых легко можно создать анаэробные условия, чтобы бактерии остались без кислорода и избавились от плазмиды устойчивости, — дело лишь за инженерным решением.
Подготовлено по материалам Университета Райса.