Например: инструкция Эпигалин, антибиотики, берцовая кость
Отзывы 774
Вопросы и ответы

Компьютерное моделирование препаратов для борьбы с инфекциями

Когда в 1928 году Александром Флемингом, был открыт пенициллин, человечество буквально было спасено от угрозы вымирания от бактериальной инфекции.

Развитие современной медицины в области трансплантологии и химиотерапии при лечении онкологических заболеваний, связано именно с этим открытием. Однако со временем инфекционные бактерии приспособились и выработали штаммы, устойчивые к воздействию антибиотиков.

Впервые появление штаммов золотистого стафилококка, устойчивого к воздействию пенициллина было зафиксировано еще в 1944 году. Спустя полвека после регистрации этого факта, распространение мультирезистентных бактерий стало повсеместным и превратилось в глобальную проблему на всех континентах. В докладе Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), опубликованном в 2014 году, заявлялось, что непринятие срочных мер может привести к катастрофе.

Причиной появления устойчивых к антибиотикам форм бактерий, является бессистемное применение антибиотиков людьми при самолечении. Да и врачи нередко выписывают больным антибиотики, особо не вникая в суть проблемы. В процессе лечения бактерии мутируют и создают успешные формы, и в дальнейшем формируют целые популяции, которые затем широко распространяются.
 

Компьютерное моделирование препаратов для борьбы с инфекциями


В настоящее время известно об устойчивых к антибиотикам штаммов сальмонеллы, золотистого стафилококка, пневмококка, кишечной палочки, пневмонии и некоторых штаммов Neisseria gonorrhoeae Shigella. Кроме того устойчивые к антибиотикам бактерии люди могут приобретать и от животных. Ведь в условиях большой скученности животных на небольшом пространстве применение антибиотиков необходимо для лечения животных. Сейчас только 20 процентов от всех антибиотиков потребляется людьми, а остальные 80% применяются в животноводстве. Решение проблемы лишения устойчивости к антибиотикам бактерий необходимо решать также путем снижения потребления антибиотиков в сельском хозяйстве.

Одним из путей решения этой проблемы является разработка новых более эффективных препаратов, борющихся с инфекциями. Но, во-первых этот метод очень затратен и увеличивает стоимость лечения в десятки раз, а во-вторых со временем препараты успешно приспосабливаются даже к новым лекарственным средствам. Известно, что так называемые антимикробные пептиды, которых насчитывается большая группа, при взаимодействии на мембрану бактерии образуют в ней разные дефекты, поры. При этом возникает осмотический шок из-за исчезновения разницы в результате концентраций ионов внутри и окружности клетки. Используя традиционные подходы, фармацевтические компании и академические лаборатории ведут постоянную работу по совершенствованию таких препаратов.

Поэтому, более эффективным, является способ создания так называемых пробиотиков, которые на молекулярном уровне воздействуют на болезнетворные микробы. Для решения проблемы резистентности (устойчивости лекарственных препаратов) ученые ищут новые пути. Одним из этих направлений является изучения реакции самих бактерий по отношению к поведению недружественным и агрессивно настроенных к ним штаммов. В процессе эволюции бактерии выработали в борьбе с нежелательными соседями оригинальные приемы и синтезировали интересные молекулы. Как проходит процесс выработки бактериями молекул, способных привести к гибели других бактериальных клеток, можно выяснить при помощи компьютерного моделирования.

Одним из проектов биомедицинской лаборатории по компьютерному моделированию предусмотрено в качестве объектов наблюдения, так называемые антибиотики. Выбраны они из-за необычности пептидных соединений, которые состоят не только из канонических аминокислотных остатков, но и содержат сильно модифицированные, то есть с нестандартной химической структурой, аминокислотные остатки. В отличие от обычных линейных антибактериальных пептидов, такой антибиотик состоит из последовательно расположенных нескольких макроциклов. В качестве исследуемого материала взят низин, который используется как пептидный антибиотик в пищевой промышленности. Абсолютно безвредный для человека, он очень эффективно убивает некоторые виды бактерий.

Бактерия липида II, которую уничтожает антибиотик, состоит из небольшого пептидного фрагмента и гидрофобного хвоста, который как бы закрепляет саму молекулу в мембране. Проблема заключается в том, что вроде бы молекула липида II в окружении близких по свойствам других липидных молекул, имеющих заряженные и полярные группы, должна иметь сильную защиту. Так вот в лаборатории при проведении компьютерного моделирования, когда в мембраны, имитирующие бактерии, были встроены молекулы липида II, выяснились удивительные вещи.

С помощью расчетов сложной надмолекулярной системы на суперкомпьютере было установлено, что молекула липида II очень сильно влияет на изменение свойств окружающей мембраны. В процессе моделирования свойств мембраны, с мишенью и без нее. Выяснилось, что молекулы антибиотика распознают свою мишень (липид II) с которой они должны связаться и разрушить на основании возникающего в мембране паттерна. Также было выяснено, как происходит сам процесс наведения молекулы антибиотика на мишень.

Результаты компьютерного моделирования показывают, в каком направлении следует дальше двигаться по пути повышения сопротивляемости организма не только человека, но и животных воздействию болезнетворных бактерий. С этой целью планируется взять большое количество соединений, похожих на антибиотик по своим свойствам, но более простых по химическому составу и меньшего размера и проследить процесс связывания их в мембране с намеченной мишенью.

Так называемая мишень - «ловушка», являющаяся прообразом будущих антибиотиков, делается простой по химическому синтезу, чтобы потом можно было наладить высокопроизводительный эффективный выпуск таких синтезированных антибиотиков. Исследования будут проводиться по достижению наибольшей эффективности взаимодействия и избирательного воздействия. Селективность предусматривает избирательное воздействия молекулы – «ловушки» именно на тот штамм патогенной бактерии, который нужно уничтожить, не трогая другие полезные штаммы.

Разобравшись с механизмом молекулярного воздействия новых молекул, можно создавать антимикробные соединения. Преимущество нового пути борьбы с инфекционными заболеваниями путем вышибания клина клином, то есть воздействия на патогенные микробы другими микробами, заключается в отсутствии отрицательных последствий и очень эффектны в лечении необычайно широкого спектра различных болезней.

Патогенная микрофлора «закаленная» в борьбе привычными антибиотиками оказывается в принципе не приспособленной к бактериям, содержавшихся в новых препаратах. В настоящее время пробиотики относятся к самым модным и дорогим препаратам в Европе и США. Некоторые ученые предрекают пробиотикам, что спустя десятилетие они завоют весь и станут лидерами по объемам потребления в связи с высокой эффективностью воздействия на необычайно широкий спектр существующих болезней не только для человека, но и для животных.
 


Просмотров: 1 656

Отзывы

Вы можете оставить комментарии от своего имени, через сервисы представленные ниже:

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
 
Ваша почта:

Решите уравнение: *

captcha
Обновить

Реклама на сайте | Жалобы/предложения | Сотрудничество | Пользовательское соглашение | Виджеты нашего сайта | RSS канал | Доступно на Android