Вчені відкрили новий клас антибіотиків

Дослідники з університету Макмастера у Канаді відкрили молекулу ларіоцидин, яка може стати справжнім проривом у боротьбі з антибіотикорезистентністю. За даними ВООЗ, у 2019 році стійкість до наявних антибактеріальних препаратів спричинила майже 5 мільйонів смертей у світі, й без нових ефективних антибіотиків у найближчі 25 років цей показник може зрости вдвічі. «Проте за останні 30 років інноваційний препарат, який би мав принципово інший механізм дії, на ринку так і не з’явився, й небагато кандидатів перебуває на стадії розробки», — пише Advanced Science News.

У чому ж полягає уні­кальність нового класу антибіотиків, і коли мож­на очікувати появи рятівних лі­ків на ринку? Про це «ВЗ» запи­тав доктора фармацевтичних наук, професора кафедри фармацевтичної, органічної та біоорганічної хімії Львів­ського національного ме­дичного університету ім. Д. Галицького, керівника Наці­онального контактного пунк­ту програми ЄС «Горизонт Єв­ропа» за напрямом діяльності «Здоров'я» Романа Лесика.

Як знайшли нову молекулу

Щоб знайти незвичні мікро­організми, які природним чином продукують антибіотики, нау­ковці зібрали ґрунт у дворі лабо­ранта, та дозволили мікробам рости в ньому впродовж року. Далі піддали його впливу киш­кової палички (E. Coli) й заува­жили, що бактерії Paenibacillus виробляють молекулу, яка здат­на знищувати цей мікроб. За словами українського вчено­го, йдеться про так звані ласо-пептиди — сполуки з білковою структурою, з характерною пет­леподібною формою (звідси й їхня назва), які були відомі ра­ніше. Але ларіоцидин став пер­шим, який виявив антибактері­альний ефект, націлений на іншу мішень — рибосому. Без цієї вну­трішньоклітинної «фабрики», що відповідає за біосинтез білка, клітина не може функціонувати та в кінцевому підсумку гине.

Як з’ясувалося згодом під час експериментів на мишах, ларі­оцидин володіє широким спек­тром антимікробної дії, тобто діє як на грампозитивні, так і грамне­гативні бактерії. Крім того, він не є токсичним до людських клітин. Але ключовим у відкритті профе­сор Лесик вважає те, що нова мо­лекула є ефективною щодо бак­терій, які демонструють стійкість до наявних антибіотиків. «Анти­біотикорезистентність — велика проблема для світу. Але цієї групи сполук її наразі не існує», — каже він. За повідомленням старшого автора дослідження, професора Джеррі Райта, вчені не виявили жодної перехресної резистент­ності з усіма відомими на сьогод­ні антибіотиками, які зв’язуються з рибосомою.

«Результати дослідження були опубліковані в Nature, а це один із найпрестижніших ре­цензованих журналів у науці. Велике щастя, коли стаття вза­галі надходить сюди на рецен­зію, — багато відсіває редактор ще до етапу розбору та оцінки оригінальності наукового твору. У підсумку публікують лише 10% статей. Щоб результати дослі­дження з’явилися в Nature, це справді має бути дуже серйоз­не відкриття», — наголошує Ро­ман Лесик.

Водночас професор сумні­вається, що новий антибіотик швидко з’явиться на ринку.

Коли чекати на появу антибіотика у продажу

Науковці відкрили лише мо­лекулу, яку потрібно ще хіміч­но модифікувати, підготував­ши для людського організму. «Розробка лікарського засобу — тривалий та складний процес. Дослідникам потрібно спер­шу оптимізувати структуру ла­ріоцидину й створити на його основі іншу сполуку, яка буде більш толерантною для орга­нізму, матиме кращі фарма­кокінетичні властивості, буде більш ефективною, менш ток­сичною тощо, — пояснює укра­їнський науковець. — Від мо­менту відкриття нової молекули та до затвердження нового лі­карського засобу двома най­престижнішими агенціями світу до використання — Євро­пейською агенцією лікарських засобів (European Medicines Agency, EMA) й Американською агенцією з безпеки лікар­ських засобів (Food and Drug Administration, FDA) — минає в середньому 10−15 років. Бю­джет, який на це закладають, — 2 млрд доларів США. Компа­нія, яка вироблятиме препа­рат, повинна бути готовою ри­зикнути такою сумою, оскільки у кінцевому підсумку глобаль­ні агенції можуть не затверди­ти лікарський засіб. Потрібно буде також залучити приблизно 150 науковців із різних галузей — математиків, фізиків, хіміків, лікарів, фармацевтів».

Як виглядає процес створення нових ліків

Спочатку науковці проводять поглиблені, багатоетапні доклі­нічні дослідження — досліджу­ють велику групу сполук, тес­тують їх in vitro (на клітинах), на ферментних системах, вивча­ють їхню токсичність і терато­генність (чи можуть вони по­тенційно впливати на плід), зокрема проводять досліджен­ня на різних тваринах.

«Світ ще пам’ятає талідомі­дову трагедію. Вчені відкрили нетоксичну сполуку, яка воло­діла чудовими заспокійливими властивостями. Її затвердили й випустили на ринок. Препарат був популярний у Європі - його приймало багато людей, поки не почали народжуватися діти без кінцівок», — робить короткий екскурс в історію хімік-фарма­цевт. Такою є дія ізомерів моле­кули талідоміду: один з них за­безпечує терапевтичний ефект, а інший — виявляє тератогенний вплив.

«Не штука розробити лі­карський засіб, але треба пам’ятати, що ми даємо моле­кулу на популяцію всього сві­ту. Щоб відібрати таку моле­кулу, вчені тестують близько 10 тисяч інших молекул. Коли вже відомо, що вона безпеч­на та не може давати побічних дій, тільки тоді науковці пере­ходять до етапу клінічних дослі­джень. Ця фаза досліджень є найдорожчою, оскільки потен­ційні ліки випробовують на па­цієнтах-добровольцях — хво­рих і здорових людях з усього світу. Чому з усього? Важли­во врахувати різні генетичні по­казники, притаманні тій чи іншій популяції. Лише після успішно­го завершення всіх випробову­вань агенції затверджують мо­лекулу й можна розпочинати виробництво ліків. Процес до­вгий, але виправданий — вчені дотримуються принципу „не на­шкодь“. Ми не можемо лікувати хворобу та одночасно провоку­вати у хворого інші проблеми зі здоров’ям», — додає професор Лесик.

Чи допоможе ларіоцидин розв’язати проблему антибіотикорезистентності

Проте, на його думку, цьо­го разу процес буде коротший, оскільки відкриття є вкрай важли­вим для людства. Є шанс подо­лати антибіотикорезистентність, зокрема метицилін-резистент­ний стафілокок, лікування якого є одним із найбільших викликів су­часної медицини. Особливо го­стро ця проблема стоїть в Україні - через війну й бойові травми, пов’язані з нею. На етапі евакуації поранені інфікуються небез­печними штамами, стійкими до антимікробних препаратів, і по­тім, коли їх перевозять до ме­дичних закладів у тил, можуть передавати їх іншим пацієнтам. Попри строгий контроль з боку системи охорони здоров’я, мі­кроби продовжують мутувати, стають агресивними та демон­струють опірність до багатьох антибіотиків. Як надовго вдасть­ся розв’язати проблему, вчений не береться прогнозувати: «Мі­кроорганізми маленькі, але дуже живучі. Вони виробляють свою зброю, і ця зброя — антибіотико­резистентність».

Професор Лесик нагадав, що коли у 1928 році шотландський бактеріолог, Нобелівський лау­реат Олександр Флемінг відкрив перший антибіотик — пеніцилін, той мав інший механізм дії. Пені­цилін, як і більшість сучасних ан­тибіотиків, діяв на стінку бактерії й був надзвичайно ефективним. Однією ін'єкцією можна було ви­лікувати пневмонію. Але з часом бактерії привчилися боротися з антибіотиками пеніцилінового та цефалоспоринового ряду, виді­ляючи фермент бета-лактамазу.

Завдяки новому механізму дії ларіоцидину людство отримає шанс подолати проблему ан­тибіотикорезистентності - бак­терії ще не навчилися з ним бо­ротися. Водночас український вчений демонструє обережний оптимізм, адже завжди може ви­никнути якась непередбачува­на перешкода, що унеможливить появу нового антибіотика на рин­ку. «Розробка ліків — це завжди лотерея», — підсумовує він.