Генноинженерные антибиотики
С того времени как Александр Флеминг открыл пенициллин, в медицине началась новая эра. раны и Болезни, довольно часто выяснявшиеся раньше смертельными, сейчас уже не выглядят такими угрожающими. Риск развития страшных инфекции по окончании хирургических вмешательств сократился до минимума.
Но у антибиотиков имеется две неприятности: неспецифичность и антибиотикорезистентность. Обе эти неприятности за один раз разрешит решить подход, предложенный американо-французской группой исследователей в издании Nature Biotechnology.
У антибиотиков имеется определенный механизм действия. Одни продырявливают клеточную стенку бактерии, другие ингибируют работу определенного бактериального фермента, третьи не дают бактерии синтезировать белок.
Антибиотики довольно безвредны для человека (по сравнению, к примеру, с препаратами для химиотерапии онкологических болезней), по причине того, что молекулярные механизмы человека и бактерий резко отличаются. Вещество, ингибирующее работу рибосомы бактерии, не будет ингибировать рибосому человека.
Но в организме человека живет большое количество не причиняющих вреда либо кроме того нужных бактерий. На них антибиотики действуют совершенно верно равно как и на вредные бактерии. Их смерть нежелательна для человека.
Смерть симбиотических бактерий в желудочно-кишечном тракте может привести к проблемам с перевариванием пищи. Помимо этого, в организме человека, на слизистых оболочках и коже популяции различных видов бактерий и грибов находятся в хрупком равновесии.
Представители различных видов сдерживают друг друга, иммунная совокупность смотрит за ними всеми, и никто друг другу не мешает. Сокращение численности бактерий одного, чувствительного к антибиотику, вида довольно часто влечет за собой экспансию бактерий другого вида либо грибов, каковые в мирное время не докучали, и организму приходится бороться с еще одной заразой.
Очевидно, это все не так страшно, дабы отказываться от приема антибиотиков, в то время, когда к этому имеется показания, но достаточно не очень приятно.
Неприятность, которая связана с резистентностью к антибиотикам, значительно важнее. ДНК бактерий, как и ДНК любого другого организма мутирует. В стрессовых условиях кроме того стремительнее простого.
К примеру, в случае если применяемый антибиотик обязан ингибировать бактериальный фермент, то в гене, кодирующем данный фермент, может случиться мутация так, что оказавшийся новый фермент будет кроме этого справляться со своей функцией, а ингибироваться антибиотиком уже не будет. Взяв эту мутацию, бактерия будет удачно размножаться в присутствии антибиотика, и больной не будет поправляться.
В самых запущенных случаях бактерия делается устойчивой сходу к нескольким антибиотикам. В таких случаях говорят о полирезистентности. Полирезистентность бактерии туберкулеза на сегодня стала уже весьма заметной проблемой.
Участились случаи, в то время, когда при всех удачах современной медицины больному не удается оказать помощь. Проблему антибиотикорезистентности усиливает свойство бактерий обмениваться генами между собой.
Ген, дающий бактерии устойчивость, может оказаться закодированным не в геноме бактерии, а в плазмиде – молекуле ДНК маленького размера, существующей раздельно от главного генома. Плазмиды смогут попадать из одной бактерии в другую либо из бактерии в вохдух (к примеру, по окончании ее смерти), а оттуда в новую бактерию.
Многие бактерии, почувствовав, что их дела нехороши, смогут кроме того усиливать собственную чувствительность к плазмидам из окружающего мира.
Способ, созданный авторами статьи, разрешает убивать лишь патогенные бактерии либо разрушать в бактерий плазмиды, дающие устойчивость к антибиотикам.
Ученые взяли на вооружение совокупность CRISPR/CAS9 , позаимствованную у бактерий. У бактерий CRISPR/CAS9 играет роль иммунной совокупности.
Благодаря присутствию в геноме последовательностей, совпадающих с ДНК неприятелей бактерий – бактериофагов, бактерии опознают бактериофагов на раннем этапе заразы, и белок Cas9 разрезает ДНК фагов. Механизм этого похож на механизм РНК-интерференции.
По окончании прошлых зараз подобным бактериофагом в геноме остаются фрагменты его ДНК. С них синтезируется РНК.
По принципу комплементарности эта РНК взаимодействует с геномом нового фага, белок Cas9 посредством вторых белков выявит эту структуру и разрезает ее. В случае если искусственно синтезировать нужную РНК, комплементарную любой заблаговременно выбранной последовательности, и ввести ее в клетки вместе с конструкцией, кодирующей белок Cas9, то каждая ДНК в клетке будет разрезаться в выбранном месте.
Авторы работы синтезировали генетические конструкции, кодирующие белок Cas9 и последовательности, комплементарные генам, каковые несут ответственность за устойчивость и патогенность к антибиотикам у золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus). Эти конструкции они упаковали в бактериофаги и заразили этими бактериофагами безвредные штаммы S. aureus, патогенные штаммы и устойчивые к антибиотику штаммы.
Оказалось, что бактерии непатогенного штамма не пострадали, патогенного погибли, а устойчивые потеряли устойчивость. Непатогенные и неустойчивые штаммы по окончании таковой обработки уже не могли стать патогенными либо устойчивыми, захватив плазмиду из внешней среды, по причине того, что конструкция оставалась в клетках окончательно.
Очевидно, таковой способ значительно дороже химически синтезируемых антибиотиков, но кое-какие инфекции уже не оставляют выбора.
Источник: А. Брутер polit.ru
Взаимозаменяемы ли генно-инженерные препараты и будет от этого польза?
