Бактерії, що живуть на комах, можуть забезпечити нові антибіотики
Багато антибіотиків, що використовуються сьогодні, походять від бактерій, що живуть у ґрунті. Тепер недавні дослідження показують, що бактерії, які живуть на комах, можуть бути ефективнішими в боротьбі із звичайними стійкими до наркотиків супербактеріями, ніж бактерії з ґрунту.
Вчені з Університету штату Вісконсін-Медісон провели найбільше і найретельніше дослідження антибіотичної активності мікробів, що живуть на комах.
Основною подією нового дослідження є відкриття нового антибіотика в Росії Cyphomyrmex мураха - це бразильський вид, який займається вирощуванням грибів. Дослідники назвали сполуку цифоміцин.
Лабораторні дослідження показали, що цифоміцин може боротися з грибками, які перемогли більшість інших антибіотиків. Ця сполука також лікувала грибкову інфекцію у мишей, не викликаючи токсичних побічних ефектів.
У недавньому Природні комунікації У статті про ці висновки команда пояснює, що брак нових антибіотиків сприяє зростанню глобальної загрози стійких до антибіотиків інфекцій.
«Завдяки нашій систематичній оцінці, - зазначають автори, - ми показуємо, що мікробіоми комах є перспективним джерелом нових природних продуктів».
Зростаюча загроза стійкості до антибіотиків
Стійкість до антибіотиків виникає, коли інфекційні бактерії, грибки та інші патогени більше не піддаються препаратам, які їх вбивали. Натомість вони продовжують рости.
Інфекції, спричинені стійкими до антибіотиків патогенами, як правило, вимагають тривалого перебування в лікарні та більшої кількості подальших візитів лікарів. Крім того, лікування, як правило, має більші витрати та більш токсичні побічні ефекти.
У 2018 році Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) оприлюднила дані спостереження, які підтвердили серйозність глобальної загрози, яку становить резистентність до антибіотиків.
Дані показують, що у всьому світі деякі найпоширеніші інфекції стають стійкими до наркотиків.
У Сполучених Штатах, за оцінками Центрів контролю та профілактики захворювань (CDC), стійкі до антибіотиків бактерії заражають щонайменше 2 мільйони людей і щороку спричиняють 23 000 смертей.
Ключове занепокоєння щодо світової кризи стійкості до антибіотиків полягає в тому, що типів та кількості нових препаратів, що знаходяться в процесі, буде недостатньо для подолання загрози.
ВООЗ повторила своє попередження щодо цього у звіті за 2017 рік. Глобальне агентство заявило, що більшість з 51 антибіотиків, що перебувають у клінічній розробці, є "модифікаціями існуючих класів антибіотиків" і пропонуватимуть лише короткострокові рішення.
Так само багато бактерій у комах, як і в грунті
Більшість видів антибіотиків, що використовуються сьогодні, походять Стрептоміцес бактерії, великий рід, який почав розвиватися приблизно 400 мільйонів років тому.
За цей період, Стрептоміцес види еволюціонували та адаптувались до різних середовищ існування, таких як ґрунт та комахи. Хімія сполук, які виробляють бактерії, відображає їх різні лінії.
Генетичні дослідження показали, що лише один штам Стрептоміцес потенційно може виробляти десятки сполук, подібних до тих, що вже використовуються як антибіотики. Крім того, бактерії містять величезну кількість "відповідних наборів біосинтетичних генів".
З цих причин вчені інтенсивно вивчають Стрептоміцес бактерії з очікуванням, що вони відкриють нові препарати для боротьби з стійкістю до антибіотиків.
Однак автори нового дослідження зазначають, що пошук нових антибіотиків проводиться на грунтовій основі Стрептоміцес "Значною мірою заново відкрити відомі сполуки". Вони також зазначають, що жодні дослідження не проводили систематичного пошуку мікробіомів. Тож вони вирішили зосередитись на цьому Стрептоміцес у комах.
Вони зібрали понад 2500 видів комах - від мурах, бджіл та мух до жуків, молі, метеликів тощо. Приблизно третина походила з регіонів з помірним кліматом, ще третина походила з тропіків, а решта - з більш холодних районів, таких як Арктика.
Дослідники зазначають, що, всупереч "переважаючому припущенню", що Стрептоміцес видів найбільше в ґрунті, їхні результати свідчать про те, що бактерій так само багато в комах.
Бактерії від комах більш потужні
Комахи дали для перевірки понад 10 000 штамів бактерій. Дослідники також дослідили 7000 штамів, які надходили з ґрунту та рослин.
Потім була проведена дуже потужна, інтенсивна батарея тестів, в якій було проведено понад 50 000 випробувань.
Команда перевірила, наскільки добре відповідає кожен штам Стрептоміцес зумів зупинити ріст 24 різних видів мікробів, включаючи такі, які можуть завдати серйозної шкоди, наприклад, стійкий до метициліну супербаг Золотистий стафілокок (MRSA).
Результати показали це Стрептоміцес штами, що походили від комах, мали змогу боротися з інфекційними бактеріями та грибками потужніше, ніж штами, що надходили з ґрунту або рослин.
Команда також протестувала деякі найбільш перспективні штами на мишах. Ці штами були дуже ефективними в знищенні бактеріальних та грибкових інфекцій, і лише деякі мали токсичні побічні ефекти.
В іншій частині дослідження вчені зосередилися на цифоміцині, протигрибковій сполуці, яку вони виявили Стрептоміцес бактерії на бразильському Cyphomyrmex гриб, що вирощує мураху.
Проаналізувавши хімічну структуру цифоміцину, вони очистили його і показали, що він може лікувати Candida albicans у мишей. C. albicans - це грибок, який зазвичай заражає людей з ослабленою імунною системою. З'єднання також виявило мало токсичних побічних ефектів у мишей.
Нехай комахи «роблять пошуки»
Команда з подивом виявила, що комахи можуть бути багатим джерелом нових антибіотиків. Виживання комах залежить від спільного розвитку з мікробами, які допомагають боротися з патогенами, які також еволюціонують.
Дослідники також зазначають, що, оскільки бактерії співіснували з комахами, вони можуть запропонувати дві переваги. По-перше, вони менш схильні до токсичності, а по-друге, вони можуть бути ефективними проти збудників лікарських препаратів.
"Комахи проводять розвідки для нас", - говорить Кемерон Р. Керрі, професор бактеріології та старший автор дослідження.
Він та його колеги роблять висновок:
“Обіцянка, пов’язана з комахами Стрептоміцес оскільки нове джерело протимікробних препаратів має потенціал для пожвавлення стагнаційних антибактеріальних та протигрибкових трубопроводів ».
