Группа химиков из техасского Университета Райса разработала молекулярную нанодрель, способную сверлить внешние мембраны бактерий. О том, для чего это может понадобиться медицине будущего, рассказывает научный обозреватель Николай Гринько.
Фото: Image by Matthew Meyer/Rice University
Между людьми и бактериями вот уже несколько десятилетий идет самая настоящая гонка вооружений. Тысячелетиями инфекции были для человечества грозным врагом, уносящим огромное количество жизней. Но с тех пор как медицина открыла антибиотики (сначала природного происхождения, а потом и синтезированные в лабораториях), ситуация изменилась: преимущество надолго закрепилось за людьми. Но не навсегда.
Постепенно бактерии начали вырабатывать устойчивость к антибиотикам и отвоевывать для себя все новые плацдармы. Суперинфекции больше не восприимчивы к медицинским препаратам, и, по некоторым данным, сегодня от них погибают больше людей, чем, например, от СПИДа или малярии. Причем сотни тысяч смертей происходят из-за распространенных болезней, которые раньше успешно поддавались лечению. Например, от инфекций нижних дыхательных путей и кровотока. Ученые даже предрекают "новые темные века медицины", когда большинство бактериальных заражений снова могут стать смертельными.
Человечеству ничего больше не остается, кроме разработки новых видов противодействия. Исследования ведутся в двух направлениях: поиск новых антибиотиков, к которым у бактерий еще нет резистентности, и разработка принципиально новых методов борьбы. Один из таких способов – физическое уничтожение.
Чтобы физически погубить бактерию, достаточно проткнуть ее мембрану – внешнюю оболочку. Способов существует множество, причем даже в живой природе. Например, крылья цикад покрыты крохотными шипами, которые прокалывают бактериальную оболочку, защищая насекомое от инфекции. Биотехнологи взяли этот метод на вооружение, и сегодня разрабатывается целый арсенал разных средств: зазубренные и шипастые поверхности, наношредеры, микроловушки и – последняя разработка – молекулярные сверла.
Фото: Tour Research Group/Rice University
В Университете Райса создали так называемую нанодрель. Это механизм, состоящий буквально из двух молекул, одна из которых способна вращаться относительно другой. Скорость такого вращения впечатляет – от двух до трех миллионов оборотов в секунду. Энергию дрель получает от луча ультрафиолетового света, а само сверло направляется в сторону патогена, притягиваясь отрицательным зарядом мембраны. Вращающаяся молекула буквально прорезает внешнюю оболочку бактерии и способна либо сразу убить ее, либо открыть антибиотикам доступ внутрь.
Проведенные тесты показали, что молекулярные сверла успешно справляются со всеми группами патогенов. Также они способны разрушать биопленки – своеобразные щиты, которые строят инфекции вокруг своих колоний. Мало того, нанодрелью могут быть уничтожены и персистеры – бактерии, которые спасаются от антибиотиков, впадая в спячку.
Технология еще требует множества доработок и испытаний, но в идеале нанодрели могут быть введены в организм и активированы ультрафиолетом, после чего их молекулярные сверла притянутся к бактериям и разрушат мембраны. На первый взгляд все выглядит достаточно оптимистично. Понятно, что впереди годы экспериментов и совершенствования, но если все получится, мы надолго забудем об инфекциях. Все-таки разработать защиту от прямого физического воздействия – например, покрыться броней – супербактерии совершенно точно не смогут. Хотя…
Гринько Николай