Недавно опубликованное исследование в научном журнале PNAS подробно описывает научный прорыв, дающий многообещающую отправную точку для ученых, чтобы создать лекарственные препараты, которые могут уничтожить Clostridium difficile (C. diff) – вирулентную инфекцию, вызывающую сильную диарею, тошноту, внутреннее кровотечение и смерть.
Актуальность проблемы
По данным авторов исследования, бактерия C. diff поражает примерно полмиллиона людей и ежегодно уносит жизни около 15 000 человек в США. Злоупотребление антибиотиками все чаще подвергает пациентов, находящихся в учреждениях здравоохранения, риску инфицирования C. diff и делает особенно трудным лечение некоторых штаммов бактерий.
Материалы и методы обследования
Исследователи использовали комбинацию инструментов – криогенную электронную микроскопию, рентгеновскую кристаллографию, ядерный магнитный резонанс и малоугловое рентгеновское рассеяние – чтобы наблюдать и идентифицировать структуру и способ действия токсина C. diff. Исследователи полагали, что это бинарный токсин (то есть для его функционирования требуются 2 компонента), который может использовать метод, аналогичный токсину сибирской язвы, для проникновения в клетки. Используя его в качестве отправной точки, ученые попытались охарактеризовать, как токсин C. diff отличается от токсина сибирской язвы.
Результаты научной работы
Последняя информация о типе токсина, выделяемого наиболее опасными штаммами C. diff, представила исследователям карту для разработки лекарственных препаратов, которые могут блокировать токсин и предотвращать проникновение бактерий в клетки человека.
«Наиболее опасные штаммы C. diff высвобождают бинарный токсин, который сначала связывается с клетками, а затем создает порообразующий канал, который позволяет токсину проникать внутрь и причинять вред», – комментирует автор исследования Амеди де Жорж (Amedee de Georges), сотрудник Научно-исследовательского центра передовых наук в Центре выпускников, Инициатива структурной биологии (CUNY).
«Мы смогли объединить несколько все более популярных методов биофизической визуализации, чтобы видеть и охарактеризовать каждый атом этого бинарного токсина и показать, где они находятся. Эти детали обеспечивают критическую и чрезвычайно полезную отправную точку для разработки лекарственных препаратов, которые могут предотвратить заражение C. diff», – объясняет Амеди де Жорж.
«Мы наблюдали две похожие, но отличные формы токсина C. diff – одну, где мы видим порообразующий канал, а другую – там, где он невидим», – добавляет Амеди де Жорж. «Это дает нам подсказку о том, как предотвратить образование канала и попадание бактерий в клетку».
Выводы
Результаты исследования будут определять дизайн лекарственных препаратов, предназначенных для инфекций C. diff, и, в частности, для более тяжелых штаммов бактерий C. diff.
Авторы другого исследования утверждают, что инфицирование бактерией C. difficile в детстве вызывает иммунный ответ организма.
