Антибиотики были одним из самых важных изобретений 20-го века, но их эффективность падает по мере того, как бактерии вырабатывают к ним устойчивость. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что ультракороткие импульсы лазерного изучения могут убивать бактерии и вирусы, не причиняя вреда клеткам человека.

Ультракороткие лазерные импульсы могут убивать вирусы и устойчивые к антибиотикам бактерии, разрушая белки внутри них. Michael Worful    

 

Появление "супербактерий" с высокой устойчивостью к препаратам - это надвигающийся кризис здравоохранения, который, согласно некоторым исследованиям,  к 2050 году может уносить до 10 миллионов жизней в год. Наша последняя линия обороны уже начинает давать сбои, и некоторые штаммы бактерий сегодня устойчивы ко всем используемым антибиотикам.

Фармацевтические компании постоянно разрабатываются новые антибиотики, но это лишь оттягивает решение проблемы. Для того чтобы разорвать замкнутый круг, исследователи разрабатывают альтернативные методы уничтожения патогенных микроорганизмов, к которым они не могут выработать устойчивость. Одним из таких методов является воздействие лазерными импульсами. Ученые из Университета Вашингтона ранее уже изучали, как сверхкороткие импульсы лазерного излучения могут уничтожить вирусы и обычные бактерии, но в новом исследовании они выясняли, насколько эффективно они воздействуют на устойчивых к антибиотикам супербактерий, а также на споры микроорганизмов, которые очень трудно уничтожить.

Команда сосредоточила свое внимание на двух конкретных видах супербактерий: золотистом стафилококке с мультирезистентностью (MRSA) и кишечной палочке, вырабатывающей ESBL*, каждая из которых представляет одну из двух основных категорий бактерий - грамположительных и грамотрицательных. Объектом исследований также стали споры восковой бациллы Bacillus cereus, которые являются возбудителями пищевых инфекций, способными переносить кипячение.

Как оказалось, лазерные импульсы уничтожили более 99,9 процентов всех видов микроорганизмов. Команда говорит, что метод работает потому, что лазеры воздействуют на белковые структуры внутри вирусов и бактерий, заставляя разрываться их молекулярные связи. Поскольку разорванные части белка соединяются почти случайным образом, он перестает нормально функционировать, что приводит микроорганизм к гибели. 

Важно отметить, что лазерные импульсы не вредят человеческим клеткам - команда говорит, что они должны быть на несколько порядков мощнее, чтобы представлять угрозу для нас. Это может сделать их более безопасной защитной альтернативой сильным антибиотикам, ионизирующей радиации или химиотерапии.

"Технология использования лазера с ультракороткими импульсами уникальным образом нейтрализует болезнетворные микроорганизмы, сохраняя при этом человеческие белки и клетки", - говорит Шо-Вей Цен, первый автор исследования. "Представьте себе, что перед закрытием хирургической раны мы можем пройтись лазерным лучом по участку и еще больше снизить вероятность развития инфекции. Думаю, в скором времени эта технология будет использоваться для дезинфекции биоматериалов in vitro и даже для лечения заболеваний кровеносной системы в будущем, когда пациенты будут проходить процедуру диализа и пропускать кровь через лазерный аппарат".

*ESBL-  бета-лактамаза расширенного спектра, данный фермент делает микроорганизмы более стойкими к антибиотикам