Автоматизированный химический синтез с использованием «клик-химии» привел к появлению нового перспективного класса антибиотических соединений, потенциально предлагающего решение растущего кризиса, связанного с лекарственно-устойчивыми бактериями. Исследователи из Йоркского университета использовали роботизированные системы для быстрого создания и тестирования более 600 металлических комплексов, выявив несколько, демонстрирующих мощную антибактериальную активность с приемлемым уровнем токсичности. Этот подход представляет собой значительный сдвиг от традиционных исследований антибиотиков, которые в основном фокусировались на углеродсодержащих молекулах.
Растущая Угроза Антибиотикорезистентности
Появление бактерий, устойчивых к существующим препаратам, является критической проблемой общественного здравоохранения. Существующие антибиотики становятся неэффективными, что требует неотложного исследования новых химических пространств. На протяжении десятилетий исследования были сосредоточены на органических соединениях, в то время как металлосодержащие структуры оставались в значительной степени нетронутыми. Эти металлические комплексы предлагают отчетливое преимущество: их уникальные трехмерные формы представляют собой новые пути взаимодействия с бактериальными мишенями, потенциально обходя существующие механизмы устойчивости.
Как Произошло Прорывное Открытие: «Клик-Химия» и Автоматизация
Исследовательская группа под руководством Анжело Фрея использовала стратегию высокопроизводительного синтеза. Они использовали жидкостной робот для выполнения «клик-химии» — высокоэффективной реакции, которая быстро объединяет азидные и алкиновые молекулы для образования стабильных азотных колец. Этот метод позволил команде создать обширную библиотеку металлических комплексов всего за одну неделю. Процесс включал комбинацию 192 различных органических лигандов с пятью разными металлами, в результате чего было получено 672 уникальных соединения.
Ключевые Выводы: Иридий и Рений Показывают Многообещающие Результаты
Первичный скрининг показал, что соединения, содержащие иридий и рений, проявляют наиболее сильную антибактериальную активность против Staphylococcus aureus — распространенной и опасной внутрибольничной инфекции. Более половины соединений иридия и рения продемонстрировали ингибирование роста с переменным уровнем токсичности. После дальнейшей очистки одно соединение иридия выделилось, демонстрируя активность на 50–100 раз выше, чем его токсичность для человеческих клеток.
Путь Вперед: Стабильность, Безопасность и Клинические Испытания
Хотя результаты и многообещающие, они все еще предварительные. Эксперты, такие как Марк Бласкович, подчеркивают необходимость тщательного тестирования для обеспечения лекарственных свойств — химической стабильности и минимального нецелевого воздействия. Следующий этап требует исследований in vivo (на животных моделях), за которыми последуют клинические испытания на людях для подтверждения безопасности и эффективности. Команда также планирует внедрить искусственный интеллект, используя машинное обучение для прогнозирования наиболее перспективных структур для будущего синтеза.
Автоматизация этого процесса может революционизировать открытие антибиотиков, сокращая сроки разработки и расширяя поиск новых решений проблемы антибиотикорезистентности.
В конечном счете, это исследование демонстрирует силу сочетания передовой химии с автоматизированными системами для решения одной из самых насущных проблем современной медицины.
