С помощью дополнительной химической группы, превращающейся под действием света из одного изомера в другой, можно включать и выключать антибиотик, к которому эта группа присоединена.
Антибиотики защищают нас от инфекций, однако они же служат причиной появления устойчивых бактерий: оказываясь в окружающей среде, антибиотики становятся постоянным фактором отбора, к которому бактерии быстро приспосабливаются. Особенно это касается веществ, которые используются в профилактических целях в сельском хозяйстве: огромные количества лекарств, которыми обрабатывают скот, попадают в сточные воды, превращающиеся в инкубатор для новых устойчивых штаммов.
Проблему можно было бы решить, если бы мы могли включать и выключать антибиотики по своему усмотрению, чтобы лекарство работало лишь какое-то время, пока находится в организме. Так могли бы работать, например, быстро распадающиеся вещества, однако их не всегда можно точно контролировать.
Лекарство с точной настройкой удалось создать исследователям из Гронингенского университета (Нидерланды): они прикрепили к молекуле антибиотика фоточувствительную химическую группу, и антибиотик теперь мог реагировать на свет.
Разумеется, добавление новой группы так или иначе меняет свойства той молекулы, к которой она присоединена, и учёным пришлось сделать девять вариантов антибиотика, среди которых в итоге оказался сохранивший антибактериальные свойства, несмотря на модификацию.
Схема эксперимента и культура бактерий, выжившая лишь на той половине питательной среды со светоактивируемым антибиотиком, которая была защищена от света
Фоточувствительная группа, которую присоединили к антибиотику, под действием света претерпевала реакцию цис-транс-изомеризации, переходя из транс-изомера в цис-изомер. Когда группа была в транс-изомерном состоянии, антибиотик «спал»; когда группа превращалась в цис-изомер, препарат активировался. Как пишут авторы работы в Nature Chemistry, время существования активной формы антибиотика равнялось примерно двум часам при температуре, равной температуре тела. После этого препарат «выключался» — соответствующая химическая группа превращалась в off-изомер.
Такой антибиотик может быть полезен не только из эволюционно-экологических соображений, описанных выше, но и в смысле более точного действия лекарства: можно дождаться, когда он окажется в нужной ткани или органе, и лишь потом включить его. В научную микробиологическую практику такие средства, возможно, войдут довольно скоро, чего нельзя сказать о клинике: по словам Бена Феринги, под чьим руководством проходили эксперименты, задачей научного коллектива было лишь показать принципиальную возможность управления активностью лекарства с помощью света. Что же до конкретного клинического воплощения этого изобретения, то на это может уйти лет десять.
