Исследователи из Сколтеха совместно с коллегами из других научных учреждений РФ и КНР обнаружили, что в почвах и соленых озерах Тибетского нагорья обитают бактерии, вырабатывающие антибиотики. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Microbiology.
Решить проблему антибиотикорезистентности, которая с каждым годом становится все более актуальной, может не только более ответственное использование уже имеющихся лекарств, но и поиск новых соединений. Ученые отмечают, что искать можно в химических библиотеках (базах данных, содержащих сотни тысяч соединений) или вокруг — например, в почве, т.к. живущие там бактерии тоже используют антибиотики для борьбы со своими конкурентами.
Во время экспедиции на Тибетское нагорье китайские соавторы исследователей из Сколтеха собрали образцы воды из четырех соленых озер и образцы почв. В пекинской лаборатории микроорганизмы, содержащиеся в воде и почве, культивировали, а затем полученные культуры протестировали на предмет противомикробной активности. Некоторые бактерии, как оказалось, действительно вырабатывали антибиотики. Эти штаммы подверглись генетическому анализу, а также проверке: убивают ли они известные патогены человека.
На следующем этапе исследования сухие экстракты содержащих антибиотики культуральных жидкостей прибыли в Сколтех, и его сотрудники стали выяснять задействованные механизмы противомикробной активности при помощи разработанной ими т.к. репортерной системы.
Антибиотики могут вредить бактериям по-разному: воздействуя на синтез белка, репликацию ДНК, транскрипцию РНК, синтез клеточной стенки или ключевые процессы обмена веществ. Репортерная система позволяет различать соединения с двумя механизмами действия: подавляющие производство белка бактерией и влияющие на репликацию ДНК либо транскрипцию РНК (прочие механизмы в данном случае выделяют в общую третью категорию).
Для определения механизма, задействованного в каждом конкретном случае, в системе используется лабораторный двойной «репортерный штамм» кишечной палочки. Он искусственно лишен некоторых защитных механизмов, что позволяет лучше различать и измерять эффект от воздействия антибиотиков.
Ученые культивировали репортерный штамм в чашках Петри и подвергли его воздействию тибетских экстрактов культуральных жидкостей, а также контрольных соединений — стандартных антибиотиков с двумя разными и заведомо известными механизмами действия. Так они определили механизмы воздействия, а затем, применив хроматографию и масс-спектрометрию, установили, какие именно химические соединения входят в состав экстрактов.
Оказалось, что вода из соленых озер содержит хадамицины и кидамицины, а образцы тибетской почвы — рифамицины. Соединения из этих групп уже известны как антибиотики, однако их присутствие в столь удаленном и высокогорном регионе — в определенном смысле неожиданность. По сути, в подобных естественных средах могут скрываться и неизвестные антибиотики — ученые надеются, что в будущем смогут найти и их.
