Ученые кафедры органической и медицинской химии Химического института им. А.М. Бутлерова и кафедры микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета создали «ловушки» для молекул бактериальной ДНК, препятствующие формированию биопленок патогенных бактерий и замедляющие размножение микроорганизмов.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, представлены в журнале Pharmaceutics.

Биопленка – это конгломерат расположенных на какой-либо поверхности микроорганизмов, клетки которых прикреплены друг к другу.

«Более 80 процентов известных бактериальных инфекций связаны с развитием биопленок, – рассказывает доцент кафедры медицинской химии Химического института им. А.М. Бутлерова, руководитель гранта РНФ Дмитрий Шурпик. – Одной из ключевых проблем в борьбе с инфекционными заболеваниями является образование биопленок патогенных микроорганизмов, резистентных к большинству применяемых на практике антибиотиков».

Он подчеркнул, что особое влияние на формирование резистентности оказывает внеклеточная ДНК, которая способна распространять гены устойчивости к антибиотикам.

«Мы одни из первых в мире, насколько это нам известно, разработали новый способ подавления роста патогенных биопленок. Для этой цели мы использовали супрамолекулярные ассоциаты "макроцикл – внеклеточная ДНК". В качестве ДНК-связывающих агентов нами были использованы нетоксичные водорастворимые макроциклические соединения класса пиллар[5]аренов», – проинформировал ученый.  

Эти макроциклические соединения представляют собой кольцеобразные структуры, которые состоят из пяти или более молекул ароматического углеводорода, являющихся своего рода молекулами-контейнерами.

«Полученное нашей научной группой макроциклическое соединение, содержащее в себе большое число атомов азота, в физиологических растворах формирует устойчивые наноассоциаты – "капсулы", которые способны надежно удерживать внеклеточную ДНК внутри себя», – пояснил он.

Когда нити ДНК проникают в «контейнер», то между ее нуклеотидами и отдельными звеньями в молекулах пилларарена начинают устанавливаться связи. В итоге ДНК оказывается в своего рода ловушке.

В результате эксперимента, в котором использовались биопленки, вырабатываемые колониями золотистого стафилококка, учеными КФУ было установлено, что наноассоциаты-«ловушки» затормаживают развитие биопленок на 15–20 процентов. При этом они абсолютно нетоксичны.

По мнению авторов статьи, ДНК-«ловушки» могут повысить эффективность антибиотиков и сократить время выздоровления при инфекционных болезнях.

Исследование пространственной структуры соединений методом ЯМР-спектроскопии было выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства Казанского федерального университета «Приоритет – 2030».