Интересное исследование под руководством ученых из Массачусетского технологического института показало, как специально сконструированная бактерия может защитить микробиом кишечника от негативного воздействия антибиотиков. Исследования на мышах показали, что бактерия расщепляет излишки антибиотики в кишечнике грызунов, сохраняя при этом высокое содержание препарата в кровеносной системе.

Новая сконструированная бактерия выделяет фермент, который расщепляет антибиотики в кишечнике прежде, чем лекарства смогут нанести вред полезным микроорганизмам. Depositphotos

 

Несмотря на то, что антибиотики, бесспорно, являются одним из величайших медицинских достижений прошлого века, они также, несомненно, остаются довольно грубым и порой опасным инструментом. Ученым давно известно, что во время атаки на конкретный патоген антибиотики попутно убивают множество полезных микроорганизмов, но только недавно мы начали понимать все последствия этой проблемы.

Новые знания о популяции триллионов бактерий, живущих в нашем пищеварительном тракте, позволили ученым обнаружить взаимосвязь между здоровым микробиомом кишечника и рядом важнейших факторов, будь то активность иммунной системы или ментальное здоровье.

"На протяжении всей нашей жизни микробы кишечника собираются в очень разнообразные сообщества, которые выполняют важные функции в нашем организме", - объясняет ведущий автор нового исследования Андрес Кубиллос-Руис. "Проблема возникает, когда такие вмешательства, как лекарства или определенные виды диет, влияют на состав микробиоты и создают измененное состояние, называемое дисбактериозом. Некоторые группы микроорганизмов исчезают, а метаболическая активность других увеличивается. Этот дисбаланс может привести к различным проблемам со здоровьем".

В рамках нового исследования был предложен инновационный способ защиты кишечных бактерий от вредного воздействия антибиотиков. Штамм бактерий Lactococcus lactis был сконструирован таким образом, чтобы вырабатывать фермент под названием бета-лактамаза, способного эффективно расщеплять антибиотики широкого спектра действия.

Затем исследователи проверили этот подход на серии мышиных моделей. Животным давали пероральные дозы сконструированных бактерий наряду с инъекциями распространенного антибиотика ампициллина.

Тесты показали, что модифицированные бактерии успешно добирались до кишечника животных, не нарушая всасывания антибиотика в кровь. Оказавшись в кишечнике, созданные микроорганизмы успешно защитили микробиом животных от негативного воздействия препарата.

"Это убедительное доказательство того, что такой подход может эффективно защитить микробиоту кишечника, сохраняя при этом эффективность антибиотика, не изменяя его концентрацию в кровотоке", - говорит Кубиллос-Руис.

Исследователи Массачусетского технологического института создали штамм бактерий, обозначенный на снимке как L. lactis spTEM1, который способен защитить естественную флору пищеварительного тракта человека от воздействия антибиотиков и предотвратить развитие оппортунистических инфекций, таких как C. difficile. Credits:Image: Courtesy of the researchers, edited by MIT New

 

Еще одним преимуществом такой дополнительной бактериальной терапии является то, что она может снизить вероятность развития устойчивых к антибиотикам бактерий. Специалисты предположили, что устраняя молекулы препаратов по мере их продвижения по кишечнику можно снизить селективное давление на гены, устойчивых к воздействию антибиотикам.

"Если действие такого антибиотика не востребовано, то необходимо защитить микробиоту кишечника", - сказал Кубиллос-Руис. "Это похоже на то, как если бы вам делали рентген, вы надевали бы свинцовый фартук, чтобы защитить остальное тело от ионизирующего излучения. Ни одно предыдущее вмешательство не могло обеспечить такой уровень защиты. С помощью нашей новой технологии мы можем сделать антибиотики более безопасными, сохранив полезные микроорганизмы кишечника и снизив вероятность появления новых штаммов, устойчивых к препаратам".

Подобная терапия с использованием инженерных бактерий пока что является исключительно экспериментальной и, скорее всего, не появится в клинической практике еще некоторое время. Исследователи предполагают, что следующим этапом их работы станет оптимизация терапевтической модели для проведния первой фазы клинических испытаний на людях.

Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.

Источникb: Новости Массачусетского технологического института
https://www.nature.com/articles/s41551-022-00871-9
https://news.mit.edu/2022/bacteria-good-gut-microbes-antibiotics-0411