Учёные Саратовского университета разработали новые органические соединения, которые могут помочь медикам справляться с инфекциями, устойчивыми к антибиотикам.
Химики синтезировали 15 новых соединений класса бициклических гидразонов. Классификация звучит сложно, но общее представление можно сформировать без углубления в формулы: эти соединения – как более сложная версия молекулярного «ключа», в котором добавлены дополнительные изгибы и функциональные группы. Именно они позволяют веществам «узнавать» бактериальные структуры и воздействовать на них точечно.
В лабораторных тестах несколько соединений показали выраженную активность в отношении двух важных патогенов — Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Эти бактерии относятся к группе так называемых «клинически значимых»: они вызывают тяжёлые гнойные осложнения, трудно поддаются лечению и часто становятся причиной затяжных госпитализаций, особенно у пациентов с ослабленным иммунитетом или после операций.
Одно из синтезированных соединений подавило рост стафилококка на уровне канамицина – антибиотика, который традиционно применяется при осложнённых инфекциях. Другое – показало эффект, сопоставимый с тетрациклином, против синегнойной палочки, устойчивой к большинству современных препаратов. Особенно важным наблюдением стало то, что в сочетании с тетрациклином новые соединения проявляли синергетические свойства. Это означает, что действие антибиотика усиливалось, что в перспективе может позволить снизить дозировку препарата – а значит, уменьшить риск побочных эффектов и снизить нагрузку на печень и микробиоту пациента.
Чтобы понять, почему молекулы ведут себя таким образом, исследователи использовали методы компьютерного моделирования – молекулярный докинг и расчёт параметров фармакокинетики. Эти методы позволяют оценить, как соединение будет вести себя в биологической среде: сможет ли оно проникнуть в клетку, вызвать токсический ответ, какие белки вероятнее всего станут его «мишенью».
Результаты моделирования показали, что новые молекулы воздействуют на несколько важных бактериальных механизмов. Они связываются с ферментами, участвующими в синтезе ДНК и строении клеточной стенки, а также блокируют систему «кворум-сенсинга» – механизм клеточной коммуникации, с помощью которого бактерии формируют биоплёнки и защищаются от лекарств.
Значение исследования подчёркивает руководитель проекта – профессор кафедры органической и биоорганической химии СГУ В. С. Гринёв:
"Мы создали новые молекулы с бициклической структурой – это как создать новый тип ключа со сложной формой, которую бактерии ещё не видели. Эти молекулы не просто убивают бактерии сами по себе, но и усиливают действие существующих антибиотиков, работая в команде"
При этом учёные подчёркивают, что говорить о скором появлении препарата в аптеках рано. Сейчас исследование находится в завершении фундаментального этапа. Команда планирует развивать исследование и уже подала заявку на грант.
Также предстоит определить форму будущих препаратов: это могут быть таблетированные лекарства, инъекционные формы или средства локального применения – например, мази или растворы для обработки ран, где устойчивые инфекции возникают чаще всего.
На фоне тенденции к мутации бактерий и развития их навыков выживания проект саратовской команды привлёк интерес научного сообщества. Работа поддержана фондом РНФ №4-23-00482 и реализуется в рамках программы стратегического развития «Приоритет-2030».
Разработка ведётся совместно с Институтом биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН. Научные результаты опубликованы в международном журнале Molecular Diversity (Springer Nature), что подтверждает соответствие исследования международным научным стандартам.
Подготовила Альфия Тимошенко