Антибиотики из мамонтов
Новые антибактериальные препараты могут найти в ископаемых останках животных
Сезар де ла Фуэнте из Университета Пенсильвании уже два года занимается поиском генов, которые отвечают за выработку пептидов с антимикробными свойствами. Его группа начала с ДНК человека, но в последнее время переключилась на окаменелости: ученые думают, что будущие мощные лекарства прячутся в генетических кодах неандертальцев, гигантских ленивцев и шерстистых мамонтов.
Фото: Иван Макеев, Коммерсантъ
Фото: Иван Макеев, Коммерсантъ
Де ла Фуэнте с коллегами извлекает из ископаемых останков наиболее перспективные участки, а потом проверяет на мышах и крысах, насколько эффективным получилось противомикробное средство в сравнении с распространенным антибиотиком широкого спектра действия полимиксином B. Зачем? По мнению исследователей, так можно найти способ справиться с растущей угрозой устойчивости болезнетворных организмов к антибиотикам. В мире от суперинфекции, не боящейся ничего из арсенала медицины, в год умирает минимум 1,2 млн человек. Такая фармацевтическая машина времени, шутит де ла Фуэнте. Некоторые коллеги скептически оценивают его усилия: что такого может дать доисторический гигантский лось или стеллерова корова, чего нет у сегодняшних лося или дюгоня? Все предыдущие попытки заставить пептиды бороться с суперинфекциями потерпели неудачу.
Но на ископаемых генах команда останавливаться не собирается — у них в планах работа и с ныне живущими млекопитающими, а также с бактериями и вирусами. Де ла Фуэнте объясняет, что пытается использовать всю мощь нынешней генетики, чтобы найти безупречные лекарства против суперинфекций и других болезней тоже: «Все соберем, в чем видна хотя бы небольшая надежда».
Антибиотики, начиная с пенициллина, пришли в фармацевтику из природы. Фармацевтика научилась их модифицировать, но после 1970-х годов поиск принципиально новых молекул застопорился: казалось, что природа исчерпала свои возможности.
Де ла Фуэнте считает, что к поиску новых антибактериальных субстанций должен в полную силу подключиться искусственный интеллект. Предыдущая его работа, например, выглядела так: он брал пептиды из семян гуавы, брал осиный яд — у них доказанная антимикробная активность — и дальше «поручал» искусственному интеллекту генерировать тысячи вариантов препаратов, после чего выбирал наиболее перспективные. Такая эволюция на микропроцессоре.
На следующем этапе алгоритм научился выявлять бактерицидные «способности» в цепочках ДНК. Из протеома человека команда де ла Фуэнте выделила около 2 тыс. перспективных пептидов.
Особенно интересным оказалось вот что. Считается, что ген отвечает за некий белок. Иногда это действительно так. Но есть гены, которые отвечают за пептиды, которые только в дальнейшем собираются в функциональные белки, как детали собираются в машины. Так вот, «детали» белка, который вообще-то поддерживает жизнеспособность нефронов, обладают серьезными антимикробными свойствами до сборки.
Обнаружив эту особенность, де ла Фуэнте и отправился вглубь веков, на предыдущие ступени эволюции, рассчитывая найти там «готовые» антимикробные препараты.
Так появился неандерталин-1 — пептид, ведущий свое происхождение от фермента АТФ-синтазы, который отвечает за обеспечение клетки энергией. Этот препарат, по словам де ла Фуэнте, уже показал антимикробную активность на доклинических модельных испытаниях.
Следующий шаг — 208 геномов исчезнувших организмов, уже секвенированных и доступных онлайн. Группа де ла Фуэнте нашла тысячи перспективных пептидов, 69 из них уже синтезировала, причем 20 из синтезированных не встречаются у современных животных. Два из этих 20 оказались куда мощнее неандерталина-1 — по эффективности они соответствуют полимиксину B при лечении у мышей и кожной инфекции, и внутренней. Один из них взят из шерстистого мамонта, а другой — из милодона, гигантского предка нынешних ленивцев.
Впереди еще много препятствий, одно из них — способ, которым пептиды губят бактерии. Они воздействуют на клеточные мембраны, а мембраны есть не только у болезнетворных клеток, но и у клеток, из которых состоит излечиваемый организм. Так что предстоит искать и найти, как преодолеть токсический эффект лечебных пептидов.
Но ученые-фармакологи уже в нетерпении: есть надежда вывести на рынок широкий ассортимент принципиально новых антимикробных препаратов.
Использованы материалы статьи.