Ученые из Мичиганского университета, кажется, нашли слабое место у смертельно опасных бактерий, которые научились игнорировать большинство наших антибиотиков. Речь о стафилококке, в частности о его грозной разновидности — MRSA, устойчивой к метициллину. Эта бактерия живет на коже у многих людей, но у некоторых может вызвать что угодно — от небольшого прыщика до заражения крови.

Все началось с простого вопроса: что будет, если отключить у бактерии ген IspA? Считалось, что он отвечает за производство жизненно важных молекул-изопреноидов. Без них бактерия не может дышать, строить свою клеточную стенку или создавать пигмент. Ученые были уверены, что после удаления гена бактерия погибнет. Но нет — стафилококк выжил.

Изопреноиды — это обширный класс универсальных молекул, которые выполняют роль универсальных «деталей» и „инструментов“ практически во всех живых клетках. Их можно представить как своеобразные молекулы-конструкторы „Лего“. Из небольших кирпичиков-изопреноидов клетка собирает огромное количество жизненно важных соединений: от пигментов (например, придающих цвет моркови) и гормонов у растений до молекул, без которых невозможны дыхание клетки, постройка ее защитной стенки и многие другие процессы. Атака на систему производства этих „деталей“ — смертельна для бактерии, поэтому этот путь такой консервативный и важный.

Как вообще такое возможно? Как клетка может это перенести? — вспоминает вопрос, с которого все началось, Трой Барчетт. — Это было чисто фундаментальное исследование, поиск ответа.

Тогда исследователи из лаборатории Нила Хаммера предположили, что работу погибшего фермента IspA на себя взял другой — HepT. Они оказались правы: этот «напарник» включился в процесс и стал производить нужные короткие изопреноиды, участвуя в ранее неизвестных путях синтеза. Но главное открытие ждало их впереди. Ученые пошли ва-банк и создали мутанта, лишенного уже обоих генов. И снова стафилококк не умер. Это означало только одно: в его арсенале есть как минимум еще один, третий, неизвестный науке фермент, который подхватывает эстафету и спасает бактерию.

Вот что это значит:

• Невероятная живучесть: У стафилококка беспрецедентный уровень «прочности на случай поломок» (метаболической избыточности) в системе производства изопреноидов. Если один механизм ломается, его тут же заменяет запасной.
• Универсальность: Поскольку этот путь синтеза очень древний и одинаковый у многих бактерий, открытие может касаться и других патогенов, например, кишечной палочки или синегнойной палочки.

Но есть и хорошая новость. Хотя бактерия и не умирает без двух ферментов, она серьезно «теряет хватку» и уже не может так эффективно заражать организм хозяина. Именно на этом можно сыграть, создавая лекарства нового поколения. Атаковать сразу несколько ферментов в этой цепочке — значит лишить бактерию ее главного козыря — способности подменять один механизм другим.

Если мишень новая, то, вероятно, к ней нет и устойчивости, — объясняет Барчетт. — Бактерии будет сложнее развить резистентность, и такой антибиотик прослужит дольше.

Сейчас главная задача — найти таинственный третий фермент, который все портит. Как говорит Нил Хаммер, его идентификация откроет совершенно новые цели для терапевтического вмешательства.

Реальная польза этого исследования — в стратегическом переформатировании подхода к созданию антибиотиков. Вместо того чтобы искать одно «слабое звено» (один фермент), на которое нацеливается лекарство (что приводит к быстрому развитию устойчивости), мы можем разработать комбинированную терапию. Представьте себе препарат-комбайн, который одновременно подавляет работу двух или даже трех ферментов в критически важном для бактерии пути синтеза изопреноидов. Бактерия просто не успеет адаптироваться ко всем атакам сразу, ее системы резерва будут перегружены и откажут. Это может привести к созданию антибиотиков, которые останутся эффективными на протяжении десятилетий, а не лет, и позволят нам выиграть время в гонке с резистентностью.

Основное замечание заключается в том, что исследование проводилось in vitro  (в лабораторных условиях, на питательных средах), а не in vivo  (в живом организме). Живучесть мутантных штаммов стафилококка без ключевых ферментов в чашке Петри не гарантирует, что они будут так же уязвимы внутри сложной среды человеческого тела, где включаются иммунные реакции и действуют другие факторы. Возможно, в организме найдутся альтернативные пути или вещества, которые еще больше усилят эту метаболическую избыточность, компенсируя недостаток ферментов и сводя на нет потенциальный эффект от будущего лекарства. Для подтверждения реальной терапевтической ценности необходимы дальнейшие дорогостоящие и длительные исследования на животных моделях.

Ранее ученые сообщили, чем опасен белый стафилококк.