«Добрые» бактерии. В Перми разработали новый природный антибиотик

В повседневной жизни нас непрерывно атакуют бактерии. Бороться с ними всё сложнее, ведь к традиционным антибактериальным средствам они быстро привыкают.

Пермские учёные Института экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН разработали пептидный препарат-дезинфектант, который подавляет даже те микроорганизмы, перед которыми обычные антибиотики оказываются бессильны. Сотрудник института, кандидат медицинских наук, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ Владимир Коробов рассказывает об уникальных разработках пермских учёных, которые помогут людям бороться с болезнетворными бактериями.

Полезный штамм

Наталья Стерледева, «АиФ-Прикамье»: Владимир Павлович, что стало толчком для разработки антибактериального препарата-дезинфектанта?

Владимир Коробов: Лет 20 назад в наши руки попал препарат интерферона, который производили в Пермском научно-исследовательском институте вакцин и сывороток. В ходе исследований выяснилось неожиданное свойство интерферона. Оказалось, что этот препарат активен не только против вирусов, но и против бактериальных клеток, а в его составе есть целый спектр низкомолекулярных белков – пептидов. Нам было очень интересно узнать, чем же определяется его способность атаковать бактериальные клетки.

Началась долгая история поисков составляющей, которая определяла бы это действие интерферона. Проводя исследования и анализируя литературу, мы выяснили, что очень многие микроорганизмы, защищаясь от окружающей их среды, синтезируют пептиды, которые подавляют бактерии. Мы увлеклись этой темой. К нашему удивлению, исследуя полученные из пермских больниц биоматериалы, в заражённой крови одного из пациентов обнаружили бактерии, которые при культивировании формировали колонии, которые выделяли обладающее антибактериальным действием вещество. Мы выделили штамм этих бактерий, который оказался одним из представителей семейства стафилококков — Staphylococcus warneri. Выделяемое вещество мы назвали варнерином. Позднее стало ясно, что этот пептид эффективно подавляет развитие штаммов и других грамположительных бактерий.

Затем мы нашли ещё один штамм, вырабатывающий пептиды с антибактериальными свойствами — Staphylococcus hominis. Из него мы тоже выделили антибактериальный пептид и назвали его хоминином. Эти белки перспективны как очень эффективные средства против грамположительных бактерий, в частности, стафилококков.

Потихоньку мы развивали эту тему, но на серьёзные исследования нужно крупное финансирование, мощное оборудование. Работы шли медленно. В данный момент у нас есть небольшое количество нового антибактериального пептидного препарата, который мы будем всесторонне исследовать.

– Эти разработки ведутся только в Перми?

– В России полученные штаммы варнерина и хоминина есть только у нас. Мы получили на них патенты. На один из препаратов – варнерин – мы получили международный патент совместно с сотрудничавшими с нами датчанами. И могли бы организовать его производство и наладить реализацию на европейском рынке, но на это нужны соответствующие финансы. О таком масштабе практических исследований только мечтаем.

– Чем антибактериальные пептиды отличаются по свойствам от бактериофагов?

– Бактериофаги работают только против вирусов, а пептиды действуют на бактериальные клетки. По сути, это природный антибиотик, который вырабатывает сам организм, чтобы побороть болезнь.

– Применяются ли уже в мире такие «природные антибиотики»?

– С сороковых годов двадцатого века был известен пептидный препарат, подавляющий стрептококки — низин. Сейчас это вещество широко используют в качестве пищевой добавки, консерванта, который задерживает развитие в продукте болезнетворных бактерий. Во всём мире низин очень популярен — на упаковке сыра или колбасы вы почти наверняка найдёте название этого консерванта. В промышленных масштабах производится и активно применяется в пищевой промышленности и аналог низина — низаплин.

Рождение открытий

– Как вы проводите свои исследования?

– Штамм стафилококка мы помещаем в питательную среду, бактерии начинают расти и выделять нужные нам пептиды, имеющие антибактериальные свойства. Каплю пептидного препарата мы помещаем в сосуд с бактериями и смотрим, есть ли эффект. Когда получаем положительные результаты, начинаем опыты на животных, поражённых бактериями. Если на мышах есть эффект, то, скорее всего, будет результат и при воздействии на поражённую кожу человека.

– Где вы берёте стафилококки?

– Один из носителей стафилококка — наша кожа. Можно провести тампоном по руке и поместить его в питательную среду. Вскоре вода станет мутной – бактерии начнут размножаться.

– Сколько времени нужно, чтобы получить антибактериальные пептиды?

– За неделю можно получить достаточно, чтобы запустить хорошее производство.

– В какой стадии ваши разработки сейчас?

– Мы проанализировали, как наши пептиды воздействуют на листерии — бактерии, которые поражают пищевые продукты. Оказалось, что из четырёх штаммов листерий два очень чувствительны к варнерину и хоминину. Это победа. Уже есть примеры, когда мы присоединяли наши пептиды к какому-то известному препарату и получали очень хороший эффект – действие веществ усиливалось. Теперь нужно думать, как организовать промышленное производство пептидных препаратов.

Стерильность не панацея

– Где можно использовать препараты на основе антибактериальных пептидов? Можно ли будет их принимать внутрь для лечения каких-то болезней?

– Внутрь принимать их, скорее всего, нельзя. Дело в том, что в желудке есть ферменты, которые расщепляют эти пептиды. А вот добавлять их в качестве биологически активной добавки к пище вполне можно. Например, вы делаете фарш и добавляете в него пептид. Тогда мясное изделие будет храниться намного дольше.

– Одна из возможных сфер применения препарата — в медицинских учреждениях. Не слишком ли дорог он для больниц, где обработка нужна постоянно?

– Конечно, речь идёт не об обработке стен, пола и потолка. Пользоваться таким препаратом в больших количествах будет слишком дорого. Его можно применять для обработки рук и лица пациентов и медперсонала, чтобы не допускать заражения. Использовать препарат можно и в отраслях, где очень важна санитарная обработка. Например, на молочной ферме обрабатывать вымя коров перед доением.

– Эти добавки безвредны для человека?

– Конечно. Пептиды вырабатываются теми стафилококками, которые живут на нашей коже. Известно, что существуют не только стафилококки, которые вызывают болезни. Есть и такие, которые живут на нашем теле, питаются ферментами, веществами, которые есть в нашем поте, но не наносят нам никакого вреда. На нашей коже множество бактерий, мы носим их на себе, не понимая их ценность. Некоторые весьма полезны. Поэтому мыть 20 раз в день руки я не рекомендую.

– Правда ли, что не нужно создавать стерильные условия и маленьким детям?

– Да, купать детей нужно, но не до фанатизма. Бактерии живут вместе с нами. И  если бы мы их тщательно уничтожали, мы постоянно чем-то болели бы. А так полезные бактерии не дают болезнетворным попадать в наш организм.

– Вокруг множество бактерий. И не только стафилококки. Можно ли создать универсальное средство, которое боролось бы с ними?

– Действительно, наши пептидные препараты подавляют грамположительные бактерии, а на грамотрицательные, например, на кишечную палочку пока не действуют. Но могли бы действовать — их можно «заставить» это делать. Сейчас мы ищем пути, чтобы пептидными антибиотиками можно было подавлять и грамотрицательные бактерии. Это очень серьёзная работа — нужны годы исследований, чтобы проработать эту тему до конца. Но первые результаты есть. Мы уже знаем, как воздействовать на грамотрицательные бактерии — нужно нарушить их поверхность, а потом воздействовать на бактериальную клетку. Если повредить наружную мембрану грамотрицательных бактерий, то внутреннюю мембрану, очень похожую на мембрану стафилококков, уничтожить не составит труда.

– Что мешает создать в России уже сейчас производство пептидных антибактериальных препаратов?

– Как правило, действующие производства загружены созданием других, не менее важных препаратов. Например, производят тот же интерферон. Налаживать производство нового продукта за счёт уменьшения выпуска других производитель вряд ли сможет — нет стопроцентной гарантии, что производство нового вещества будет таким же востребованным и прибыльным. Нужно организовывать новый цех, закупать дорогостоящее оборудование, вкладывать много средств.

Наверное, нужен смелый руководитель, который решился бы в качестве эксперимента выделить производственную линию под новый препарат.

Комментарий

Депутат Государственной думы от Пермского края Антон Немкин:

«В Пермском крае существует фармацевтический кластер, где разрабатывают и внедряют новые эффективные препараты. Научные достижения наших микробиологов могут помочь в создании качественных препаратов на основе антибактериальных пептидов. Человечество сегодня находится в периоде, когда важность создания таких препаратов трудно переоценить. Поэтому открытия и разработки Института экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН требуют внимания и поддержки».