Бактериите, живеещи върху насекоми, могат да осигурят нови антибиотици

Много антибиотици, използвани днес, идват от бактерии, които живеят в почвата. Неотдавнашно проучване разкрива, че бактериите, които живеят върху насекоми, биха могли да бъдат по-ефективни в борбата с обикновените устойчиви на лекарства супербубчета, отколкото бактериите от почвата.

Изследователите са се обърнали към мравките в търсенето на нови съединения с антибиотични свойства.

Учени от Университета на Уисконсин-Мадисън са извършили най-мащабното и задълбочено разследване на антибиотичната активност на микробите, които живеят върху насекоми.

Акцент в новото проучване е откриването на нов антибиотик в Cyphomyrmex мравка, която е бразилски вид, който отглежда гъбички. Изследователите нарекли съединението цифомицин.

Лабораторните тестове показаха, че цифомицин може да се бори с гъбички, които са победили повечето други антибиотици. Съединението също така лекува гъбична инфекция при мишки, без да поражда токсични странични ефекти.

В скорошно Nature Communications Екипът обяснява, че липсата на нови антибиотици допринася за нарастващата глобална заплаха от устойчиви на антибиотици инфекции.

„Чрез нашата систематична оценка - отбелязват авторите - ние показваме, че микробиомите на насекомите представляват обещаващ източник на нови природни продукти.“

Нарастващата заплаха от антибиотична резистентност

Резистентността към антибиотици възниква, когато инфекциозните бактерии, гъбички и други патогени вече не се поддават на лекарства, които преди са ги убивали. Вместо това те продължават да растат.

Инфекциите, дължащи се на устойчиви на антибиотици патогени, обикновено изискват по-дълъг престой в болница и по-голям брой последващи посещения от лекари. В допълнение, лечението обикновено има по-високи разходи и по-токсични странични ефекти.

През 2018 г. Световната здравна организация (СЗО) публикува данни за наблюдение, които потвърждават сериозността на глобалната заплаха, която представлява антибиотичната резистентност.

Данните разкриват, че по света някои от най-често срещаните инфекции стават резистентни към лекарства.

В САЩ Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC) изчисляват, че устойчивите на антибиотици бактерии заразяват поне 2 милиона души и причиняват 23 000 смъртни случая всяка година.

Основно безпокойство по отношение на глобалната криза на резистентност към антибиотици е, че видовете и броят на новите лекарства в тръбопровода няма да бъдат достатъчни за преодоляване на заплахата.

СЗО повтори предупреждението си за това в доклад от 2017 г. Глобалната агенция заяви, че повечето от 51-те антибиотици в клинично развитие са „модификации на съществуващите класове антибиотици“ и биха предложили само краткосрочни решения.

Точно толкова бактерии в насекомите, колкото и в почвата

Повечето видове антибиотици, които се използват днес, произхождат от Стрептомицес бактерии, голям род, който започва да се развива преди около 400 милиона години.

През този период, Стрептомицес видовете са се развили и са се приспособили към различни местообитания, като почвата и насекомите. Химията в съединенията, които бактериите произвеждат, отразява различните им линии.

Генетичните изследвания показват, че само един щам на Стрептомицес може потенциално да произведе десетки съединения, подобни на тези, които вече се използват като антибиотици. В допълнение, бактериите съдържат огромен брой „подходящи биосинтетични генни набори“.

Поради тези причини учените усилено изучават Стрептомицес бактерии с очакването, че ще открият нови лекарства за борба с антибиотичната резистентност.

Авторите на новото проучване обаче посочват, че търсенето на нови антибиотици в почвата Стрептомицес „До голяма степен преоткрийте известни съединения.“ Те също така отбелязват, че няма проучвания, които систематично да са търсили микробиоми. И така, те избраха да се съсредоточат върху Стрептомицес при насекоми.

Те са събрали над 2500 вида насекоми, вариращи от мравки, пчели и мухи до бръмбари, молци, пеперуди и др. Около една трета идва от региони с умерен климат, друга трета идва от тропиците, а останалата част идва от по-студени райони, като Арктика.

Изследователите отбелязват, че противно на „преобладаващото предположение”, че Стрептомицес видовете са най-много в почвата, техните открития показват, че бактериите са също толкова много в насекомите.

Бактериите от насекоми са по-мощни

Насекомите дадоха повече от 10 000 щама бактерии за тестване. Изследователите са изследвали и 7000 щама, дошли от почвата и растенията.

Последва много мощна, интензивна батерия от тестове, включваща общо над 50 000 изпитания.

Екипът тества колко добре всеки щам на Стрептомицес успя да спре растежа на 24 различни вида зародиши, включително такива, които могат да причинят сериозна вреда, като метицилин-резистентната супербуб Стафилококус ауреус (MRSA).

Резултатите показаха това Стрептомицес щамове, произхождащи от насекоми, са били в състояние да се борят с инфекциозните бактерии и гъбички по-мощно от щамовете, произхождащи от почвата или растенията.

Екипът също така тества някои от по-обещаващите щамове при мишки. Тези щамове са много ефективни при унищожаването на бактериални и гъбични инфекции и само няколко имат токсични странични ефекти.

В друга част от изследването изследователите са се фокусирали върху цифомицин, противогъбично съединение, в което са открили Стрептомицес бактерии върху бразилския Cyphomyrmex гъбичка мравка.

След като анализираха химическата структура на цифомицин, те го пречистиха и показаха, че той може да лекува Candida albicans при мишки. C. albicans е гъбичка, която често заразява хора с отслабена имунна система. Изглежда, че съединението има малко токсични странични ефекти при мишките.

Нека насекомите да извършват търсене

Екипът не беше изненадан да установи, че насекомите могат да бъдат богат източник на нови антибиотици. Оцеляването на насекомите зависи от съвместното развитие с микроби, които помагат в борбата с патогените, които също се развиват.

Изследователите също така изтъкват, че тъй като бактериите са се съизмерили с насекоми, те могат да предложат две предимства. Първо, те са по-малко склонни да бъдат токсични, и второ, те биха могли да бъдат ефективни срещу устойчиви на лекарства патогени.

„Насекомите извършват търсенето вместо нас“, казва Камерън Р. Къри, професор по бактериология и старши автор на изследването.

Той и колегите му заключават:

„Обещанието, свързано с насекоми Стрептомицес тъй като новият източник на антимикробни средства има потенциал да засили стагнацията на антибактериалните и противогъбичните тръбопроводи за откриване. "