0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В поисках новых антибиотиков помогут муравьи

Разработать новые антибиотики учёным помогут муравьи

Многие виды муравьёв используют для защиты довольно мощные противомикробные агенты.
Фото Clint Penick.

Исследователи давно заметили, насколько муравьи похожи на людей. Они очень социализированы, имеют строжайшую иерархию, успешно ведут сельское хозяйство и используют чужой труд.

А ещё муравьи, как и люди, подвержены некоторым болезням. Для борьбы с бактериями, которые их вызывают, насекомые производят свои собственные антибиотики.

И теперь команда из Университета Северной Каролины ( США ) доказала, что муравьи могут помочь людям в создании новых препаратов. Этому направлению уделяется особое внимание в связи с появлением супербактерий, имеющих резистентность к уже существующим антибиотикам.

Проведя сравнительный анализ, исследователи выяснили, что многие виды муравьёв используют против бактерий довольно мощные противомикробные агенты. И, что не менее любопытно, авторы обнаружили ещё несколько видов, которые вообще лишены возможности производить противомикробное химическое соединение. А значит, такие муравьи развили более хитрые системы защиты, которые также полезно изучить.

«Эти данные свидетельствуют о том, что муравьи могут стать в будущем источником новых антибиотиков для борьбы с болезнями человека», — рассказывает ведущий автор работы Клинт Пеник (Clint Penick).

Его команда отобрала для работы представителей 20 видов муравьёв: их обработали специальным растворителем, чтобы взять пробы веществ с поверхности тела каждого муравья. Полученный раствор затем вводили в бактериальную суспензию и сравнивали рост этих бактерий с показателями контрольной группы.

Если бактерии в каком-либо из «муравьиных растворов» росли медленнее, чем в контрольной группе, это означало, что вещество содержит противомикробный агент.

Результаты показали, что из 20 изученных видов муравьёв 12 производят эффективные антибактериальные вещества. «Разработчиком» самого мощного антибиотика стал муравей Solenopsis molesta, причём сама способность создавать противомикробное вещество за этим видом замечена впервые.

Остальные 8 видов либо попросту не умели создавать антибиотики, либо умели, но такие, которые оказались бессильны против бактерий, использованных конкретно в данном эксперименте.

По словам авторов, поиск видов насекомых, которые производят мощные противомикробные соединения, очень важен, однако не менее стоящим является изучение муравьёв, лишённых химической защиты. Это стало открытием, поскольку ранее считалось, что абсолютно все муравьи умеют создавать своеобразные антибиотики.

«Мы думали, что каждый вид муравьёв будет продуцировать по крайней мере какой-то антимикробный препарат. Вместо этого, кажется, многие виды нашли альтернативные способы предотвращения инфекции, которые не полагаются на антимикробные химические вещества», — отмечает Пеник.

Его коллеги добавляют, что теперь у них есть направление для новых поисков: им предстоит изучить ближайших родственников тех 12 видов, которые показали хорошую противомикробную активность.

Также важно проверить муравьиные антибиотики на других семействах патогенов, чтобы выяснить, насколько разноплановой может быть защита (от этого зависит спектр действия будущего препарата на основе соединения).

Наконец, ещё одно направление – изучение альтернативных стратегий защиты, которые разработали муравьи, не умеющие производить антибиотики. Пока не совсем понятно, как им удаётся выживать, но исследователи уверены, что какие-то секретные механизмы борьбы с бактериями у трудяг-насекомых точно есть.

Читать еще:  Перенесенный туберкулез в три раза увеличивает риск преждевременной смерти

Более подробно о своей работы учёные рассказали в статье, опубликованной в издании Royal Society Open Science.

Кстати, ранее специалисты выяснили, что муравьи лечатся от грибковой инфекции ядом.

Разработать новые антибиотики учёным помогут муравьи

А ещё муравьи, как и люди, подвержены некоторым болезням. Для борьбы с бактериями, которые их вызывают, насекомые производят свои собственные антибиотики.

И теперь команда из Университета Северной Каролины (США) доказала, что муравьи могут помочь людям в создании новых препаратов. Этому направлению уделяется особое внимание в связи с появлением супербактерий, имеющих резистентность к уже существующим антибиотикам.

Проведя сравнительный анализ, исследователи выяснили, что многие виды муравьёв используют против бактерий довольно мощные противомикробные агенты. И, что не менее любопытно, авторы обнаружили ещё несколько видов, которые вообще лишены возможности производить противомикробное химическое соединение. А значит, такие муравьи развили более хитрые системы защиты, которые также полезно изучить.

«Эти данные свидетельствуют о том, что муравьи могут стать в будущем источником новых антибиотиков для борьбы с болезнями человека», — рассказывает ведущий автор работы Клинт Пеник (Clint Penick).
Его команда отобрала для работы представителей 20 видов муравьёв: их обработали специальным растворителем, чтобы взять пробы веществ с поверхности тела каждого муравья. Полученный раствор затем вводили в бактериальную суспензию и сравнивали рост этих бактерий с показателями контрольной группы.

Если бактерии в каком-либо из «муравьиных растворов» росли медленнее, чем в контрольной группе, это означало, что вещество содержит противомикробный агент.

Результаты показали, что из 20 изученных видов муравьёв 12 производят эффективные антибактериальные вещества. «Разработчиком» самого мощного антибиотика стал муравей Solenopsis molesta, причём сама способность создавать противомикробное вещество за этим видом замечена впервые.

Остальные 8 видов либо попросту не умели создавать антибиотики, либо умели, но такие, которые оказались бессильны против бактерий, использованных конкретно в данном эксперименте.

По словам авторов, поиск видов насекомых, которые производят мощные противомикробные соединения, очень важен, однако не менее стоящим является изучение муравьёв, лишённых химической защиты. Это стало открытием, поскольку ранее считалось, что абсолютно все муравьи умеют создавать своеобразные антибиотики.

«Мы думали, что каждый вид муравьёв будет продуцировать по крайней мере какой-то антимикробный препарат. Вместо этого, кажется, многие виды нашли альтернативные способы предотвращения инфекции, которые не полагаются на антимикробные химические вещества», — отмечает Пеник.
Его коллеги добавляют, что теперь у них есть направление для новых поисков: им предстоит изучить ближайших родственников тех 12 видов, которые показали хорошую противомикробную активность.

Также важно проверить муравьиные антибиотики на других семействах патогенов, чтобы выяснить, насколько разноплановой может быть защита (от этого зависит спектр действия будущего препарата на основе соединения).

Наконец, ещё одно направление – изучение альтернативных стратегий защиты, которые разработали муравьи, не умеющие производить антибиотики. Пока не совсем понятно, как им удаётся выживать, но исследователи уверены, что какие-то секретные механизмы борьбы с бактериями у трудяг-насекомых точно есть.

Более подробно о своей работы учёные рассказали в статье, опубликованной в издании Royal Society Open Science.

Исследование проливает новый свет на антибиотики, производимые муравьями — Биология — 2020

5 Видов животных, которых собрались уничтожить (Март 2020).

Муравьи, подобно людям, имеют дело с болезнью. Для борьбы с бактериями, вызывающими некоторые из этих заболеваний, некоторые муравьи производят свои собственные антибиотики. В новом сравнительном исследовании были выявлены некоторые виды муравьев, которые используют мощные антимикробные агенты, но обнаружили, что 40% испытуемых муравьев не проявляют антибиотиков. В исследовании представлены заявки на поиск новых антибиотиков, которые могут быть использованы у людей.

Читать еще:  Ученые открыли механизм развития аллергической астмы

«Эти данные свидетельствуют о том, что муравьи могут стать будущим источником новых антибиотиков для борьбы с человеческими болезнями», — говорит Клинт Пеник, ассистент профессора исследования в Университете штата Аризона и бывший научный сотрудник докторанта в Университете штата Северная Каролина, который является ведущим автором исследования.

«Один вид, на который мы смотрели, вор муравей (Solenopsis molesta), обладал самым мощным антибиотическим действием любого вида, который мы тестировали, и до сих пор никто даже не показал, что они использовали противомикробные препараты», — говорит Адриан Смит, автор статьи, ассистент-профессор биологических наук в штате НС и руководитель Научно-исследовательской лаборатории эволюционной биологии и поведения естественных наук НК.

Для этого исследования исследователи протестировали антимикробные свойства, связанные с 20 видами муравьев. Они сделали это, используя растворитель, чтобы удалить все вещества на поверхности тела каждого муравья. Полученный раствор затем вводили в бактериальную суспензию. Затем рост бактерий в суспензии сравнивали с ростом бактерий в контрольной группе.

Если бы бактерии в суспензии, содержащие раствор муравья, становились меньше контрольной группы, это означало, что антимикробный агент работал. Например, суспензия, содержащая соединения вора, не обнаруживала бактериального роста вообще.

Исследователи обнаружили, что у 12 из 20 видов муравьев был какой-то антимикробный агент на их экзоскелетах, включая некоторые виды, такие как мура вора, которые ранее не показывались. Но восемь видов муравьев вообще не использовали антибиотики. Или, по крайней мере, любые противомикробные препараты на их экзоскелетах были неэффективны против бактерий, используемых в исследовании.

«Поиск вида, который обладает мощным противомикробным средством, является хорошей новостью для тех, кто заинтересован в поиске новых антибиотиков, которые могут помочь людям», — говорит Смит. «Но факт, что так много видов муравьев, по-видимому, мало или вообще не имеет химической защиты от микробных патогенов, также важен».

Это потому, что общепринятая мудрость давно заключалась в том, что большинство, если не все, муравьиных видов обладают противомикробными агентами. Но эта работа показывает, что общепринятая мудрость ошибочна.

«Мы думали, что каждый вид муравьев будет продуцировать по крайней мере какой-то антимикробный препарат», — говорит Пеник. «Вместо этого кажется, что многие виды нашли альтернативные способы предотвращения инфекции, которая не полагается на антимикробные химические вещества».

«Тот факт, что не все муравьи используют противомикробные препараты, подчеркивает важность уточнения нашего поиска видов, которые действительно обещают биомедицинские исследования», — говорит Смит.

«Например, мура вора тесно связана с красным импортированным пожарным муравьем (Solenopsis invicta), который хорошо известен по антимикробным свойствам его яда. Но в нашем исследовании мы обнаружили, что вор муравья был еще более эффективен против бактерий чем огнестрельное муравей. В одном и том же роде могут быть другие виды, заслуживающие изучения их антимикробной активности ».

Исследователи предупреждают, что это исследование является первым шагом и что это исследование действительно имеет ограничения. Например, исследователи использовали только один бактериальный агент в своих тестах, то есть неясно, как каждый вид будет расти против других бактерий.

«Следующие шаги включают в себя тестирование муравьиных видов против других бактерий, определение того, какие вещества производят антибиотические эффекты, — и муравьи производят их или получают их в другом месте, а также исследуют, какие альтернативные стратегии используют муравьи для защиты от бактериальных патогенов», — говорит Смит.

Ученые выделили из муравьев антибиотик. Его можно использовать для лечения рака

Ученые МГУ при участии специалистов Сколковского института науки и технологий выделили из муравьев новый штамм актинобактерий, вырабатывающий вещество с антибиотическим действием. Полученный антибиотик может оказаться противораковым агентом.

При чем здесь муравьи?

Российские микробиологи решили искать микроорганизмы, которые могли бы производить антибиотики, в необычных и малоизученных экологических нишах. Исследователи предположили, что новых продуцентов веществ с антибактериальным действием — в основном, это актинобактерии — нужно искать в симбиотических отношениях с насекомыми. По предположению ученых, муравьи, живущие в очень тесном контакте друг с другом, могут обладать полезными симбионтами, обеспечивающими им первую линию защиты от патогенных микроорганизмов, сообщает пресс-служба МГУ.

Читать еще:  Гепатит С можно вылечить

«Широко известен пример мутуализма между южно-американскими муравьями-листорезами и обитающими на их покровах актинобактериями, которые продуцируют антибиотики, — говорит научный сотрудник факультета почвоведения МГУ Юлия Закалюкина. — Мы рискнули предложить, что взаимовыгодное взаимодействие между актинобактериями и муравьями не уникально, и для своего исследования выбрали черных муравьев-древоточцев, распространенных во многих регионах России, но еще не становившихся объектами подобного исследования».

Муравьи Camponotus vagus играют важную роль в функционировании лесных экосистем. Они устраивают гнезда в отмерших деревьях. Прокладывая в них ходы, муравьи измельчают отмершую древесину, которую затем разлагают микроорганизмы. Однако обильное развитие микроорганизмов в гнездах муравьев — особенно в камерах, где содержится расплод — неминуемо привело бы к заражению и гибели семьи. Ученые решили проверить, не обладают ли эти муравьи своеобразным «бактериологическим оружием» благодаря наличию у них защитных симбионтов.

Почему это важно?

Всемирная организация здравоохранения сообщает об угрозе возрастающей устойчивости болезнетворных бактерий к антимикробным препаратам. Для преодоления этой глобальной проблемы нужно как активно искать новые вещества, так и пристально исследовать уже известные соединения.

Микрофотография колонии Streptomyces sp. Pe6, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа. msu.ru

Как проходило исследование?

Сначала ученые приготовили из рабочих муравьев и древесного материала гнезда суспензии, которые высеяли на питательные среды. Спустя две недели выросшие на чашках Петри колонии актинобактерий исследователи выделили в чистые культуры. Затем ученые изучили антагонистическую активность выделенных штаммов и установили механизм ее действия. Самым эффективным оказался штамм Streptomyces sp. Pe6.

Чтобы определить, какое именно вещество вызывает отклик у тест-объекта, ученые выращивали Streptomyces sp. Pe6 в жидкой среде, а затем хроматографическими методами выделяли и очищали активную фракцию. Методами масс-спектрометрии и ядерно-магнитного резонанса специалисты из МГУ и Сколтеха идентифицировали действующее вещество как нибомицин.

Этот антибиотик известен с 1955 года, но гипотетический механизм его действия предложен только в 2012 в году, когда ученые выяснили, что нибомицин подавляет рост фторхинолон-устойчивых стафилококков, не действуя при этом на бактерии дикого типа. Было высказано предположение, что нибомицин представляет собой специфический ингибитор устойчивой к фторхинолонам ДНК-гиразы. Однако ученые МГУ продемонстрировали, что нибомицин подавляет рост штаммов кишечной палочки, обладающих ДНК-гиразой чувствительной к действию фторхинолонов. Это наблюдение ставит под сомнение предложенный ранее механизм действия антибиотика. Результаты исследования опубликованы в журнале Biochimie.

Что все это значит?

«По всей видимости, нибомицин обладает специфической активностью по отношению к различным топоизомеразам, а фторхинолон-устойчивая ДНК-гираза стафилококка похожа на ту топоизомеразу, для подавления которой был запланирован нибомицин, ведь в отличие от синтетических фторхинолонов, это природная молекула, — объясняет старший научный сотрудник химического факультета МГУ и Сколковского института науки и технологий Илья Остерман. — Мы обнаружили, что нибомицин подавляет рост раковых клеточных линий человека. То есть эукариотические топоизомеразы также могут быть мишенями нибомицина, а он сам — рассматриваться как противораковый агент».

Илья Кабанов, научный обозреватель Тайги.инфо

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector