Это открытие, недавно опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), открывает многообещающие возможности для разработки инновационных стратегий лечения широкого спектра заболеваний и внутрибольничных инфекций, таких как пневмония, инфекции кровотока и мочевыводящих путей. Инфекции, связанные с биопленками, являются причиной тысяч смертей в Северной Америке каждый год. Их трудно искоренить, потому что они секретируют матрицу, состоящую из молекул сахара, которые образуют своего рода броню, которая действует как физический и химический барьер, не позволяя антибиотикам достигать целевых участков внутри микробов.«Мы смогли использовать собственные инструменты микробов против них, чтобы атаковать и разрушить молекулы сахара, которые удерживают вместе биопленку», — говорит один из главных исследователей исследования, доктор Дон Шеппард, директор отдела инфекционных заболеваний MUHC и ученый из программы «Инфекционные болезни и иммунитет в глобальном здравоохранении» в RI-MUHC. «Вместо того, чтобы пытаться разработать новые индивидуальные« пули », нацеленные на отдельные микробы, мы атакуем биопленку, которая защищает эти микробы, буквально разрушая стены, чтобы обнажить микробы, живущие за ними.
Это совершенно новая и новаторская стратегия решения этой проблемы. "Эта работа является результатом четырехлетнего успешного сотрудничества между командой доктора Шеппарда и учеными из лаборатории доктора П. Линн Хауэлл, старшего научного сотрудника программы молекулярной медицины в SickKids. Они работают над борьбой с биопленками в течение нескольких лет, сосредоточив внимание на двух наиболее распространенных организмах, вызывающих легочные инфекции: бактерии Pseudomonas aeruginosa и грибке Aspergillus fumigatus.
Инфекции этими микроорганизмами у пациентов с хроническими заболеваниями легких, такими как муковисцидоз, представляют собой огромную проблему для медицинской терапии.Изучая механизмы, которые эти организмы используют для создания своих биопленок, ученые обнаружили ферменты, которые расщепляют молекулы сахара и склеивают биопленки. «Микробы используют эти ферменты, чтобы перемещать молекулы сахара и разрезать их на части, чтобы построить и реконструировать матрицу биопленки», — говорит доктор Шеппард, который также является профессором кафедры медицины, микробиологии и иммунологии в Университете Макгилла.
Исследователи нашли способ использовать эти ферменты для разрушения сахарной брони, подвергая микроб воздействию антибиотиков и защиты хозяина.«Мы превратили эти ферменты в машину для уничтожения биопленок, которую мы можем использовать вне микробов, где находятся молекулы сахара», — объясняет автор первого исследования Брендан Снарр, аспирант лаборатории доктора Шеппарда. «Эти ферменты разъедают все молекулы сахара на своем пути и не останавливаются, пока матрица не будет разрушена».«Предыдущие попытки бороться с биопленками имели лишь ограниченный успех, в основном в предотвращении образования биопленок. Эти ферменты — первая стратегия, которая когда-либо была эффективной в уничтожении зрелых биопленок, и которая работает на мышиных моделях инфекции», — добавляет доктор Шеппард.
«Когда мы взяли ферменты из бактерий и применили их к грибам, мы обнаружили, что они одинаково действуют на биопленку грибов; что было удивительно», — говорит соучредитель исследования доктор П. Линн Хауэлл, которая также является профессором кафедры биохимии Университета Торонто. «Ключевым моментом является то, что этот подход мог бы стать универсальным способом использования собственных систем микробов для разложения биопленок. Это имеет более серьезные последствия для многих микробов, болезней и инфекций».«Более 70 процентов внутрибольничных инфекций на самом деле связаны с биопленками, и нам просто не хватает инструментов для их лечения!» заявляет доктор Шеппард.
По словам обоих ведущих ученых, потенциал этой новой терапии огромен, и они надеются коммерциализировать ее в ближайшие годы.