Ученые из физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ выяснили, что производные трифенилфосфония убивают бактериальные клетки, не нанося вред клеткам организма. Вещество может действовать как антибиотик и использоваться для лечения стафилококковой инфекции и туберкулеза.

Результаты работы опубликованы в журнале Antibiotics.

Поиск антибиотиков для лечения опасных бактериальных заболеваний является первостепенной задачей науки. Одним лишь туберкулезом в 2021 г. заболели 10,6 млн человек, он занимает 13-е место среди ведущих причин смерти и после COVID-19 является второй по значимости причиной смерти, обусловленной возбудителем инфекции, а бактерии туберкулеза передаются воздушно-капельным путем.

По словам члена-корреспондента РАН К.А. Мирошникова, антибиотики используются в количествах, в тысячи раз превосходящих природные концентрации. Микробы в конце концов приспособились. Поэтому ученые вынуждены искать новые средства борьбы с бактериями.

Коллектив российских ученых из МГУ и МФТИ предложил новый перспективный антибиотик для лечения бактериальных заболеваний. Согласно исследованию, трифенилфосфоний, соединение лекарств-протонофоров, обладает избирательной токсичностью, способной уничтожать патоген, наносящий ущерб клетке, не задевая окружающих тканей организма.

На первый взгляд производные трифенилфосфония выполняют функцию «локомотива», доставляют антибиотики в клетки и восстанавливают их после инфекции. Долгое время считалось, что они не обладают антибактериальными свойствами и достаточно токсичны, поэтому обладали узким спектром применения. Однако токсичность действует не на все клетки, а на обособленные, не входящие в состав тканей, поэтому она одновременно безопасна для сложных организмов и в то же время уничтожает отдельные клетки. При этом наблюдаемая токсичность является результатом подавления метаболизма.

Под воздействием вещества снижается мембранный потенциал, бактериальные клетки замедляются, перестают делиться и погибают. В отличии от них клетки человеческого организма лучше защищены на уровне мембраны, их жизнеспособность завязана именно на митохондрии, поэтому они сохраняются.

«В нашей разработке мы объединили с одной стороны антибиотик, который в состоянии убить патоген, наносящий ущерб клетке, а с другой — антиоксидант, который помогает клеткам восстановиться и выжить. Например, производные трифенилфосфония оказывают отрицательное действие на клетки бактерий и положительное на общие клетки организма. Это открывает широкий спектр для их применения», — рассказал Павел Назаров, сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, доцент Центра образовательных программ Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект ФСМФ-2022–0007: «Разработка технологии рационального и высокопродуктивного использования агро- и биоресурсов, их эффективная переработка и получение безопасных и качественных источников пищевых и непищевых продуктов»), а также Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда (грант 22–14–00124 и грант 22–15–00099).