Доктор Квентин Мишодель и его исследовательская группа создали новое семейство полимеров, которые убивают бактерии, не вызывая устойчивости к антибиотикам, что является важным шагом вперед в борьбе с такими супербактериями, как кишечная палочка и MRSA.
Устойчивые к антибиотикам бактерии стали быстро растущей угрозой для общественного здравоохранения. По данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний, ежегодно более 2,8 миллиона инфекций вызываются устойчивыми к антибиотикам бактериями. Без новых антибиотиков даже обычные травмы и инфекции могут привести к летальному исходу.
Теперь ученые стали на один шаг ближе к устранению этой угрозы благодаря сотрудничеству под руководством Техасского университета A&M, который разработал новую серию полимеров, способных убивать бактерии, разрушая мембраны этих микроорганизмов, не вызывая при этом устойчивости к антибиотикам.
«Новый полимер, который мы синтезировали, может помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам в будущем, предоставив антимикробную молекулу, к которой у бактерий, по-видимому, не развивается устойчивость», — сказал Квентин Микодел, доктор философии, доцент кафедры химии и главный исследователь исследования.
Лаборатория Мишоделя, работающая на стыке органической химии и науки о полимерах, синтезировала новый полимер путем тщательной разработки положительно заряженной молекулы, которую можно было многократно сращивать с использованием тщательно подобранного катализатора под названием AquaMet для формирования макромолекулы, состоящей из одного и того же повторяющегося рисунка заряда. По словам Мишоделя, катализатор имеет решающее значение, поскольку он должен быть способен выдерживать высокие концентрации заряда, а также быть водорастворимым — свойства, которые, по его мнению, необычны для этого типа процесса.
После успеха лаборатория Микодела объединилась с исследовательской группой доктора Джессики Шиффман из Массачусетского университета в Амхерсте, чтобы протестировать свой полимер против двух основных устойчивых к антибиотикам бактерий: Escherichia coli и Staphylococcus aureus (MRSA). Ожидая этих результатов, исследователи также проверили токсичность своего полимера на эритроцитах человека.
«Распространенной проблемой антимикробных полимеров является отсутствие селективности между бактериями и клетками человека при воздействии на клеточные мембраны. Ключевым моментом является достижение правильного баланса между эффективным подавлением роста бактерий и неизбирательным уничтожением нескольких типов клеток», — объясняет Мишодель.
Мишодель считает, что междисциплинарный характер научных инноваций и щедрость энтузиастов-исследователей в кампусе Техасского университета A&M и по всей стране стали факторами успеха его команды в поиске идеального катализатора молекулярной сборки: «Этот проект создавался несколько лет, и он был бы невозможен без помощи нескольких групп в дополнение к нашим сотрудникам. Например, нам пришлось отправить несколько образцов Лейтону в Университете Вирджинии. Лаборатория Терли, чтобы определить длину наших полимеров, что потребовало использования прибора, который есть в немногих лабораториях в стране. Мы также очень благодарны [кандидату на получение докторской степени по биохимии] Натану Уильямсу и доктору Жан-Филиппу Пеллуа из Техасского университета A&M, которые предоставили свой опыт в оценке токсичности для эритроцитов».
Мишодель сказал, что исследовательская группа теперь сосредоточится на улучшении активности полимера против бактерий, в частности, на его селективности в отношении бактериальных клеток и клеток человека, прежде чем проводить испытания in vivo, и они синтезируют различные аналоги для достижения этой захватывающей цели.
Ссылки Сара Н. Хэнкок, Наттавут Юнтаваттана, Эмили Диеп, Арунава Майти, Ан Тран, Джессика Д. Шиффман и Квентин Мишодель опубликовали статью в Трудах Национальной академии наук 11 декабря 2023 года: «Антимикробный катионный полимер основной цепи был получен путем полимеризации частичного синтеза с раскрытием кольца N-метилпиридиния, конденсированного с норборнен».
DOI:10.1073/pnas.2311396120
Источник составления: ScitechDaily.