Хотя историю антибиотиков принято вести от открытия британцем Александром Флемингом пенициллина в 1929 году, на самом деле она насчитывает уже более 120 лет. За это время эйфория ученых не раз сменялась скепсисом, надежда - отчаянием. Довольно долго медики пребывали в уверенности, что с помощью антибиотиков им удастся раз и навсегда покончить с такими опасными заболеваниями как чума и проказа, сепсис и дифтерит, пневмония и сифилис, туберкулез и холера. К сожалению, до сих пор этого не произошло, несмотря на  то, что в арсенале медиков сегодня имеются уже сотни антибиотиков - как широкого, так и узкого спектра действия.

Мультирезистентность угрожает общественному здоровью

Оказалось, что бактерии обладают способностью вырабатывать резистентность, то есть устойчивость, невосприимчивость к антибактериальным препаратам. Такая резистентность возникает спонтанно в результате мутации и под воздействием антибиотика закрепляется в популяции. Сегодня медикам все чаще приходится сталкиваться со штаммами патогенных бактерий, устойчивыми уже не к одному, а к двум и более антибиотикам. В этих случаях принято говорить о множественной резистентности, она же поли- или мультирезистентность. Множественная резистентность патогенных бактерий является одной из наиболее серьезных угроз общественному здоровью, поэтому игра в кошки-мышки продолжается: бактериологи неустанно ищут все новые, более эффективные антибиотики, а бактерии столь же упорно мутируют, вырабатывая невосприимчивость к ним.

Археологи и микробиологи изучают пещеру

Очередного - хотя, безусловно, лишь временного - успеха в этом соревновании добились теперь немецкие ученые. Специалисты Института инфекционной биологии и изучения природных веществ имени Ханса Кнёлля (Hans Knöll) в Йене обнаружили новый мощный антибиотик в... одной из итальянских карстовых пещер. Эта пещера вблизи Отранто, города на тыльной стороне "каблука" итальянского "сапога", была открыта в 1970 году и вызвала восторг археологов, поскольку на ее стенах красовались сцены охоты, изображенные людьми каменного века 4 тысячи лет назад. Однако эта находка привлекла внимание и микробиологов, вспоминает профессор Йенского университета Кристиан Хертвек (Christian Hertweck), специалист в области химии природных веществ: "Оказалось, что в этой пещере, которая оставалась нетронутой на протяжении тысячелетий, сформировалась весьма необычная микрофлора. Мы решили присмотреться к ней повнимательнее и проверить, не синтезируют ли эти бактерии какие-то неизвестные пока науке субстанции".

Создавая свои наскальные рисунки, древние художники использовали охру как желтый пигмент и экскременты летучих мышей в качестве бурого красителя. Именно на этих бурых фрагментах неолитических рисунков исследователи и выявили новый вид бактерий рода стрептомицетов - Streptomyces tendae. Вид, производящий антибиотик, эффективно подавляющий целый ряд мультирезистентных патогенов, в том числе и столь опасного возбудителя сепсиса и пневмоний как метициллин-резистентный золотистый стафилококк. Поскольку в обнаруженных в пещере наскальных сценах охоты доминируют изображения оленей, местные археологи именуют ее Оленьей пещерой - по-итальянски Grotta dei Cervi. Соответственно, немецкие микробиологи назвали открытый ими антибиотик цервимицином (cervimycin). "Оказалось, что имеется несколько разновидностей этой субстанции с разной степенью бактерицидного воздействия, - говорит профессор Хертвек, - причем синтезируются они этими бактериями в разных количествах. Проблема состояла в том, что как раз самый эффективный антибиотик производился в самом ничтожном количестве".

Необычное поведение обычного фермента

Эта наиболее действенная из более чем десятка разновидностей антибиотика получила обозначение "цервимицин-К". Изучая процессы обмена веществ у "пещерного" стрептомицета, профессор Хертвек наткнулся на фермент, по структуре очень похожий на ферменты класса поликетидсинтаз. Представители этого класса ферментов обнаружены практически у всех живых организмов и везде выполняют сходную функцию, связанную с формированием длинных углеродных цепочек в процессе синтеза так называемых вторичных метаболитов - антибиотиков, токсинов, статинов. К немалому изумлению ученого, фермент "пещерной" бактерии (его назвали CerJ) катализировал совершенно иную реакцию - образование эфиров малоновой кислоты путем присоединения кислотного остатка к предшественнику цервимицина. Более того, оказалось, что если действие фермента CerJ заблокировать, то конечным продуктом биосинтеза цервимицина становится та самая наиболее действенная его разновидность - цервимицин-К.

Мутантные бактерии дают чистый продукт

Чтобы заставить бактерии усиленно производить именно ее, йенские ученые модифицировали в геноме микроорганизма ген, кодирующий фермент CerJ. В результате синтез этого фермента прекратился, предшественник цервимицина лишился кислотного остатка, и на выходе мы теперь имеем высокоэффективный антибиотик, причем практически в чистом виде, говорит Том Бретшнайдер (Tom Bretschneider), также активный участник исследования и один из соавторов статьи, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology. "Созданные нами мутантные бактерии, - поясняет он, - вполне могут стать основой биосинтеза в промышленных масштабах. Особенно это касается процессов очистки: ведь если производится всего лишь одна разновидность вещества, то его очистка идет гораздо быстрее и обходится намного дешевле".

Итак, перспективы выглядят неплохо. Но как цервимицин проявит себя в борьбе с мультирезистентными патогенами не в чаше Петри, а в организме реального больного, пока неизвестно. Остается открытым и вопрос о возможных побочных действиях новой субстанции, о ее переносимости пациентами. Ясно одно: "Мы можем уже сегодня сказать, что этот антибиотик и по принципу действия, и по структуре весьма значительно отличается от прочих известных антибиотиков, имеющихся на рынке", - подчеркивает профессор Хертвек. Это может оказаться и преимуществом, и недостатком цервимицина. Пока же ученые продолжают его изучать - и искать новые антибиотики в самых труднодоступных и экзотических местах.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман