Поделиться
Cовременная наука: С биотеррористами будут бороться вирусы и нанопули
Александр ГончаровБактерии сибирской язвы, обнаруженные в почтовых ящиках в нескольких городах США, вызвали серьезное беспокойство по поводу возможной атаки террористов. С тех пор прошел почти год, но универсального способа борьбы с этим видом терроризма предложено не было. Новые разработки американских ученых помогут существенно расширить возможности обнаружения и предотвращения распространения микроорганизмов.
До сих пор американские специалисты предлагали лишь некоторые меры предосторожности, чтобы избежать проникновения спор сибирской язвы, а также антибиотики для тех, кто уже оказался инфицированным. Однако антибиотиков при массированной биоатаке может на всех не хватить, и к тому же любой специалист-микробиолог может подобрать штамм микроорганизмов, устойчивый к воздействию антибиотика. Новое лекарство от сибирской язвы действует на бактерии самым простым способом оно просто разрушает их клеточную стенку после того, как проникает внутрь бактерии. А против такого «оружия» разработать новый устойчивый штамм практически невозможно, поскольку клеточные стенки бактерий сибирской язвы и так едва ли не самые прочные в природе ведь именно это позволяет им существовать годами в споровой форме в суровых условиях перепада температур и различных химических воздействий.
Что же собой представляет новое лекарство? Оказывается, это бактериофаг вирус, поражающий бактерии. Тут следует отметить, что бактериофаги были обнаружены в результате изучения явления фагоцитоза, открытого более ста лет назад нашим соотечественником выдающимся микробиологом нобелевским лауреатом И.И.Мечниковым, и само это открытие в дальнейшем послужило мощным толчком для развития вирусологии. Бактериофаги используются для лечения раневых инфекций и для коррекции микрофлоры кишечника человека. Использование бактериофагов в этом случае позволяет подавить рост гнилостных микроорганизмов и практически не повлиять на бактерии, необходимые для переваривания пищи. Применение же антибиотиков почти всегда имеет побочное действие именно потому, что они недостаточно специфичны и действуют на многие виды микроорганизмов.
Разработка ученых из университета Рокфеллера в Нью-Йорке имеет и другой важный аспект новый вирус поможет существенно ускорить диагностику бактерий сибирской язвы. Дело в том, что традиционный способ идентификации любых бактерий предусматривает стадию выращивания колоний микроорганизмов на специфических питательных средах и визуальное сравнение форм выращенных колоний со стандартами. Эта процедура занимает не менее суток, а в условиях атаки биотеррористов время крайне дорого. Мы все можем вспомнить сообщения об обнаружении «белого порошка», который затем на поверку оказывался мелом или содой. Теперь с использованием бактериофага можно обрабатывать «белый порошок» и буквально через несколько минут внутреннее содержимое бактерий может быть исследовано традиционными спектральными методами с использованием специфических флуоресцентных красителей и компактных детекторов. Новый способ определения бактерий позволит сократить потери рабочего времени сотрудников американских корпораций ведь террористы могут даже и не использовать реальные микроорганизмы, а парализовать работу предприятий после сообщений об обнаружении «белого порошка». Теперь бактериологи очень быстро смогут сказать, надо ли эвакуировать людей из зараженных зданий и есть ли вообще причина для беспокойства.
Ученые из университета Рокфеллера изучали действие бактериофага на культуре микроорганизмов Bacillus Anthracis, по устойчивости аналогичной бактериям сибирской язвы. Белок, вызывающий лизис (необратимое растворение) клеточной стенки бактерий, получил название PlyG-лизина. В опытах было установлено, что за две минуты уничтожается свыше 50 млн. бактерий. Этот показатель значительно выше, чем у большинства антибиотиков. При инъекции PlyG-лизина три четверти подопытных мышей, зараженных бактериями сибирской язвы, смогли выжить. Исследователи полагают, что увеличение концентрации PlyG-лизина в инъекционном растворе позволит добиться 100%-ного излечения подопытных животных. Тут уместно вспомнить, что из 22 зарегистрированных случаев инфицирования сибирской язвой в США 5 закончились летальным исходом, несмотря на проведенное лечение антибиотиками. Бактериофаг, таким образом, может оказатьсяэффективнее нынешних антибиотиков. В ближайшие недели начнутся клинические испытания новых препаратов. Ученые считают, что для создания промышленных образцов потребуется около трех лет.
Есть и другие направления борьбы с попавшими в организм бактериями сибирской язвы. Некоторые ученые работают над нейтрализацией действием токсинов, выделяемых бактериями в организме. Другие пытаются усовершенствовать антибиотики с целью получения более эффективных лекарств, обладающих к тому же и меньшим побочным действием. Идет работа над созданием вакцин против сибирской язвы. Группа исследователей в компании KES Science & Technology, Inc. построила и рекламирует устройство, названное аэроцидом (AiroCide), которое способно обрабатывать воздух и за считанные секунды уничтожать содержащиеся в нем микроорганизмы, в том числе и бактерии сибирской язвы. В этом устройстве используется ультрафиолетовое облучение и пластины, покрытые тонким слоем диоксида титана, благодаря которому реализуется фотокаталитическое действие и образуются активные формы кислорода, уничтожающие болезнетворные микробы в воздухе. Интересно отметить, что эта разработка была создана на основе тех конструкций, которые создавались в НАСА для систем жизнеобеспечения космонавтов.
Совсем недавно учеными Канзасского университета было предложено еще одно оригинальное решение по борьбе с биооружием, в котором также использованы новейшие достижения науки. Речь идет о наночастицах оксида магния. Частицы этого вещества притягивают к себе (при помощи обычных электростатических взаимодействий) бактерии, стенки которых заряжены положительно, а затем и разрушают их своими острыми гранями, то есть чисто механическим способом. Можно поэтому сравнить их с «нанопулями». Ученые рассчитывают, что этот способ можно модифицировать и для борьбы с другими микроорганизмами, непосредственно живущими в организме человека.
Короткая ссылка
