Ультразвук превращает противоопухолевую молекулу в убийцу бактерий в легких

Противораковый препарат TLD1433, комплекс рутения(II), который находится на второй фазе клинических испытаний для лечения  неинвазивного рака мочевого пузыря, теперь используется для решения одной из крупнейших глобальных проблем общественного здравоохранения — бактериальных инфекций. Несмотря на то, что во многих случаях бактериальные инфекции можно предотвратить или вылечить, они ежегодно уносят жизни примерно 7,7 млн человек , являясь причиной каждой восьмой смерти в мире. По этим показателям, это вторая по значимости причина смерти на планете.

Глубокие инфекции трудно лечить, поскольку антибиотики и световая терапия с трудом проникают достаточно глубоко в ткани, блокируются защитными биопленками, которые образуются вокруг них бактерии, и плохо работают в условиях низкого содержания кислорода.

Направляя ультразвук на TLD1433, китайские исследователи из Уханьского университета превратили этот препарат в соносенсибилизатор, воздействующий на ДНК бактерий и генерирующий большое количество кислородсодержащих соединений в местах глубоких гипоксических бактериальных инфекций, тем самым нарушая жизненно важные функции бактерий и уничтожая их.

Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Американского химического общества , активируемый звуком TLD1433 оказался высокоэффективным в уничтожении бактерий в мышиной модели пневмонии, вызванной антибиотикорезистентностью, а также в образцах легочной жидкости пациентов, лечение которых обычно затруднено.

С момента разработки антибиотиков  смертность от инфекций значительно снизилась. Однако на заре XXI века здравоохранение столкнулось с проблемой антимикробной резистентности, когда патогены приобретают устойчивость к тем самым лекарствам, которые предназначены для их уничтожения, из-за чрезмерного и неправильного использования антибиотиков, среди прочих факторов. Заболевания, которые когда-то легко поддавались лечению, все чаще становятся опасными для жизни . Один из примеров — легочная инфекция, вызываемая Pseudomonas aeruginosa, крайне сложной бактерией, способной противостоять многим антибиотикам и образовывать защитные биопленки в легких.

Ученые пытались применять такие методы, как фотодинамическая терапия (ФДТ), при которой свет активирует препараты, убивающие бактерии, но этот подход был в значительной степени ограничен поверхностным проникновением в ткани. Затем исследователи экспериментировали с сонодинамической терапией (СДТ), которая использует ультразвук (УЗ) для более глубокой активации. Хотя это и позволяло достигать целевых участков, этот метод не получил широкого распространения из-за отсутствия целенаправленных соносенсибилизаторов.

В этом исследовании ученые нашли возможное решение в комплексе Ru(II) TLD1433, разработанном в качестве противораковой молекулы. Они использовали ультразвук, способный проникать в глубокие ткани, для активации соносенсибилизирующего препарата TLD1433 и сначала оптимизировали интенсивность ультразвука для максимизации выработки молекул, убивающих бактерии.

Следующая проблема, с которой сталкивается большинство антибактериальных препаратов, — это бактерии, скрытые в биопленках, которые создают гипоксическую среду, препятствующую правильному действию лекарств. Для преодоления этой проблемы исследователи разработали TLD1433, который действует как катализатор, обнаруживая перекись водорода в очаге инфекции и расщепляя ее на кислород, благодаря чему лечение работает должным образом.

Команда исследователей протестировала комбинацию препарата и ультразвука в трех различных условиях: на бактерии P. aeruginosa, распространенной причине пневмонии, и ее защитных биопленках, выращенных в лаборатории; на мышах с пневмонией, вызванной этой бактерией; и на образцах жидкости от пациентов с легочными инфекциями. Они обнаружили, что при воздействии ультразвука препарат вырабатывает более чем в 14 раз больше активных форм кислорода, уничтожающих бактерии, превосходя по эффективности многие коммерческие соносенсибилизаторы.

Препарат проникает через ткани на глубину около 10 см, что позволяет ему лечить глубокие инфекции в легких, в отличие от традиционных методов световой терапии, которые могут проникать в организм лишь на глубину около 1 см. Также было обнаружено, что TLD1433 непосредственно воздействует на бактериальную ДНК, лишая бактерии возможности размножаться или восстанавливаться. У мышей с тяжелой пневмонией это лечение привело к 100% выживаемости и почти полному удалению бактерий из легких в течение шести дней. Оно также оказалось эффективным в уничтожении бактерий в собранных образцах жидкости.

Исследователи полагают, что эти результаты могут проложить путь к новому неинвазивному методу лечения устойчивых к антибиотикам и глубоких легочных инфекций, сочетающему в себе клинически усовершенствованный комплекс рутения с особым сонодинамическим механизмом действия.

Несмотря на многообещающие результаты, этот метод лечения все еще требует дальнейших исследований на животных моделях и клинических испытаний для определения его долгосрочной безопасности и эффективности у людей, прежде чем его можно будет широко применять в клинической практике.

Игорь НАУМОВ

По материалам Medical Xpress.