Дослідники виявили нову категорію антибіотиків.

Це справжня світова сенсація у науці. "Але на появу інноваційного препарату доведеться чекати не менш як 10-15 років", -- каже український науковець

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.

Яка ж справжня унікальність нового покоління антибіотиків і коли можна сподіватися на появу цих рятівних препаратів на фармацевтичному ринку? З цими питаннями "ВЗ" звернулося до доктора фармацевтичних наук, професора кафедри фармацевтичної, органічної та біоорганічної хімії Львівського національного медичного університету імені Д. Галицького, а також керівника Національного контактного пункту програми ЄС "Горизонт Європа" в галузі "Здоров'я" Романа Лесика.

Для виявлення незвичних мікроорганізмів, які природним шляхом синтезують антибіотики, науковці взяли зразки ґрунту з двору лаборанта і протягом року дозволили мікробам розвиватися в цій середовищі. Потім зразки піддали впливу кишкової палички (E. Coli) і виявили, що бактерії Paenibacillus продукують молекулу, здатну знищувати цей мікроб. Як зазначає український науковець, йдеться про так звані ласо-пептиди — сполуки з білковою структурою, які мають характерну петлеподібну форму (звідси їхня назва), відомі раніше. Проте ларіоцидин став першим, який проявив антибактеріальну активність, спрямовану на іншу ціль — рибосому. Без цієї внутрішньоклітинної "фабрики", яка відповідає за синтез білків, клітина не може нормально функціонувати і, в результаті, 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 журналі Nature, який вважається одним із найвідоміших і найавторитетніших рецензованих видань у науковій спільноті. Отримати можливість надіслати статтю на рецензію сюди – велике досягнення, адже редакція зазвичай відсіває багато матеріалів ще до етапу оцінки їх оригінальності. В результаті лише близько 10% поданих статей проходять до публікації. Для того, щоб дослідження з'явилося в Nature, воно дійсно повинно містити значне наукове відкриття," – підкреслює Роман Лесик.

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

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".

На початковому етапі вчені здійснюють комплексні та багатоступеневі доклінічні дослідження. Вони досліджують широкий спектр сполук, проводять тестування in vitro (на клітинних культурах), вивчають їхню взаємодію з ферментними системами, а також оцінюють їхню токсичність і можливу тератогенність (вплив на розвиток плоду). Крім того, дослідження проводяться на різних тваринах для отримання більш детальної інформації.

Світ не забуває про трагедію, пов'язану з талідомідом. Дослідники виявили безпечну сполуку, яка мала вражаючі заспокійливі властивості. Цю речовину було схвалено і випущено у продаж. Препарат здобув популярність у Європі, і багато людей почали його вживати, поки не з'ясувалося, що діти, які народжувалися, мали відсутні кінцівки. Хімік-фармацевт проводить невеликий екскурс в минуле, пояснюючи, що дія ізомерів молекули талідоміду є подвійною: один із ізомерів забезпечує лікувальний ефект, тоді як інший має тератогенний вплив.

Розробка лікарського засобу – це складний процес, який вимагає глибокого розуміння, адже в кінцевому підсумку ми впроваджуємо молекулу, що вплине на здоров'я людей у всьому світі. Для того, щоб вибрати відповідну молекулу, дослідники проводять випробування приблизно 10 тисяч інших варіантів. Лише після того, як буде встановлено, що молекула є безпечною і не викликає побічних ефектів, науковці переходять до клінічних досліджень. Цей етап є найвитратнішим, оскільки препарати тестуються на пацієнтах-добровольцях, які можуть бути як хворими, так і здоровими, з різних куточків світу. Чому це важливо? Адже необхідно враховувати різноманітні генетичні фактори, характерні для кожної популяції. Лише після успішного завершення всіх етапів випробувань регуляторні органи можуть затвердити молекулу, і тоді розпочинається процес виробництва лікарських засобів. Цей тривалий, але обгрунтований процес базується на принципі "не нашкодь". Ми не можемо лікувати одну хворобу, якщо це може призвести до виникнення нових проблем зі здоров'ям у пацієнтів, - підкреслює професор Лесик.

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 зазначив, що ще у 1928 році шотландський бактеріолог і лауреат Нобелівської премії Олександр Флемінг зробив велику революцію, відкривши перший антибіотик – пеніцилін. Цей препарат мав унікальний механізм дії, що відрізнявся від сучасних антибіотиків. Пені­цилін, як і багато інших антибіотиків сьогодні, націлювався на стінки бактерій, демонструючи вражаючу ефективність. Лише одна ін'єкція могла зупинити пневмонію. Проте з часом бактерії адаптувалися до дії пеніциліну та цефалоспоринів, почавши виробляти фермент бета-лактамазу, який нейтралізував їхній вплив.

Завдяки новому механізму дії ларіоцидину людство отримує можливість подолати проблему антибіотикорезистентності — бактерії ще не адаптувалися до його впливу. Водночас український вчений висловлює обережний оптимізм, оскільки завжди можуть виникнути непередбачувані обставини, які ускладнять вихід нового антибіотика на ринок. "Розробка лікарських засобів завжди нагадує гру в лотерею," — підсумовує він.