Развитие антимикробной химиотерапии и новые парадигмы

Успехи геномики (и генной инженерии) позволяют выявлять гены, необходимые патогену при его размножении только в инфицированном организме и вести затем поиск ингибиторов функций их продуктов. Так, с недавнего времени получила известность система "InVivo Expression Technology" (IVET), используемая для отбора генов вирулентности (ivi гены) [7,8].

Геном исследуемого патогена фрагментируется с помощью набора рестриктаз: в отдельных фрагментах оказываются или ivi гены, или "жизненно важные" гены. Последние необходимы клетке для ее роста и invivo, и invitro.

Ингибиторы их функций могут быть выявлены и на искусственной питательной среде, то есть известными путями. Гены же вирулентности, мало изученные вообще, представляют, как мишени для химиотерапевтического агента, особый интерес, поскольку патоген, потерявший вирулентность, будет быстро уничтожаться защитными силами организма.

Система IVET, основанная на захвате промотора тех генов, которые экспрессируются только invivo, позволила обнаружить, например, у сальмонелл примерно 1% таких генов. Системы обнаружения ivi генов, основанные на разных подходах, разрабатываются в разных лабораториях. В число генов вирулентности входят не только гены, кодирующие образование адгезинов, инвазинов и т. п., но и гены, позволяющие микроорганизму переносить дефицит необходимых веществ в макроорганизме, например, гены системы транспорта железа, реутилизации пуринов.

Несомненно, что на парадигмах современной химиотерапии, а точнее – химиотерапии ближайшего будущего должно сказаться развитие протеомики [9,10,11].

Протеомика в обязательном сочетании с молекулярной биологией, геномикой и белковой химией знаменует качественно новое углубление знаний во всех областях биологии, в том числе и микробиологии. Как правило, в статьях, посвященных вопросам протеомики, подчеркивается, что ее развитие становится возможным. Более того, оно неизбежно именно в "постгеномную" эру.

Если геномика основана на дифференциации каждого гена из их совокупности в геноме и его характеристике в разных аспектах с использованием баз данных, то протеомика – на дифференциации и характеристике клеточных белков также с использованием баз данных.

Протеомика, говоря с некоторой долей условности, ближе к познанию фенотипа клетки, выращиваемой в конкретных условиях или находящейся под воздействием тех или иных стрессовых факторов. Обнаружение гена само по себе еще не означает, что он экспрессируется в любом случае, то есть что его продукт должен приниматься во внимание всегда. В то же время обнаружение кодируемого геном продукта и определение его количества, как правило, должно учитываться при характеристике свойств клетки.

Стандартный анализ протеома начинается с извлечения растворимых белков и их разделения и визуализации методом двумерного электрофореза в геле. Индивидуальный белок после предварительной обработки анализируется методами масс-спектрометрии или другими методами (капиллярная жидкостная хроматография). Идентификация белков осуществляется с использованием опять-таки соответствующих баз данных.

Такая методология позволяет уловить ответ клетки по качественным и количественным изменениям белковой экспрессии на всевозможные внешние воздействия, включая реакцию на добавленный антибиотик, на факторы иммунитета; улавливаются также по характеру белковой экспрессии изменения, ведущие к патогенности, антибиотикорезистентности и т.д.

Одна из важных задач протеомики – контроль за посттрансляционными модификациями белков. С помощью баз данных привлекшие к себе внимание белки классифицируются по функциям, внутриклеточной локализации и другим показателям, характеризующим их роль.

Техника двумерного электрофореза требует, однако, в ряде случаев усовершенствования. Например, ведется поиск особых приемов для улучшения идентификации гидрофобных (связанных с мембранными структурами) белков.

Актуальным является уменьшение трудоемкости анализа совокупности белков микробной клетки, поскольку в ней насчитывается несколько тысяч индивидуальных белков. Тем не менее уже достигнута идентификация в одном эксперименте около 2000 белков.

В последнее время стала развиваться количественная протеомика, позволяющая количественно сопоставлять экспрессию отдельных белков. В целом протеомика не только дополняет геномику, ее направление, которое получило название "метаболической" или "функциональной", но и является этапом (не последним) приближения к пониманию клетки как единой динамичной совокупности макромолекулярных структур.

Возможно, что в будущем предстоит терминологическое оформление и "постпротеомной" эры, когда предметом внимания окажется состав и количественное соотношение (на данный момент ростового цикла) всех низкомолекулярных метаболитов – продуктов ферментативных реакций. Учитывая, что реалии химиотерапии очень часто базируются на препаратах, являющихся аналогами ферментных субстратов, можно также ожидать принципиального вклада в химиотерапию будущего.

Интересно знать

Общие вопросы фармакодинамики и фармакокинетики
Активным средством в руках врача, с помощью которого он может влиять на течение того или иного заболевания, является лекарственный препарат. Лекарственное средство в руках знающего врача приносит огромную пользу людям. Незнание лекарственных средств, неумение пользоваться ими, низкие морально-этические ...

Особенности анестезиологического обеспечения операций у больных с хирургическими заболеваниями челюстно-лицевой области
Современные оперативные вмешательства в челюстно-лицевой области характеризуются значительной кровопотерей, продолжительной анестезией, травматичностью и резкими сдвигами гомеостаза. Любое оперативное вмешательство сопровождается ответной реакцией на анестезию и операционную травму. В связи с анатомо-топогр ...