Ru1 состоит из органического лиганда для NDM-1 (синего цвета), линкерной молекулы (розового цвета) и металлического комплекса рутения (сиреневого цвета). Источник: Журнал Американского химического общества (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c12405
Исследователи из института Фрэнсиса Крика
разработали соединение, активируемое светом, которое восстанавливает эффективность антибиотиков против лекарственно-устойчивых бактерий, предлагая потенциально новый подход к борьбе с глобальным кризисом здравоохранения, ответственным за более чем миллион смертей ежегодно.Это лечение, подробно описанное в исследовании, опубликованном 27 ноября в журнале Journal of the American Chemical Society, использует комплекс металла рутения под названием Ru1, который нацеливается и разрушает ключевой фермент, позволяющий бактериям сопротивляться антибиотикам. При воздействии синего света соединение увеличивало эффективность антибиотика меропенема против лекарственно-устойчивой E. coli в 53 раза без вреда для человеческих клеток.
Химическое решение растущего кризиса
Согласно исследованию Global Burden of Disease, устойчивость к противомикробным препаратам унесла 1,14 миллиона жизней по всему миру в 2021 году и внесла вклад почти в 5 миллионов смертей, где резистентные инфекции сыграли роль. Без вмешательства количество смертей, непосредственно связанных с лекарственно-устойчивыми инфекциями, прогнозируется на уровне 1,91 миллиона ежегодно к 2050 году.
«Многие новые антибиотики — это усовершенствованные версии предыдущих препаратов, атакующие бактерии схожим образом», — говорит доктор Жаннин Хесс, руководитель Лаборатории биологической неорганической химии в институте Крика и Королевском колледже Лондона. «Но создание принципиально новых антибиотиков — сложная и трудоемкая задача. Очевидно, что нам нужны новые стратегии, и мы считаем, что инновационная химия может дать ответ.»
Исследовательская команда сосредоточилась на NDM-1 — ферменте, который встречается только у лекарственно-устойчивых бактерий и разрушает бета-лактамные антибиотики, включая пенициллин и карбапенемы. Эти карбапенемы считаются препаратами «последнего шанса» для лечения тяжелых инфекций, вызванных мультирезистентными штаммами.
Свет как высокоточное оружие
Соединение Ru1 состоит из светоактивируемого рутениевого комплекса, присоединенного к молекуле, которая специфически связывается с NDM-1. При воздействии синего света с длиной волны 450 нанометров комплекс генерирует активные формы кислорода, которые повреждают активный центр фермента, не позволяя ему разрушать антибиотики.
В лабораторных тестах с очищенными белками Ru1 продемонстрировал более чем 100-кратное улучшение ингибирования NDM-1 при воздействии света. В живых бактериях E. coli соединение оказалось в 30 раз более эффективным при световой активации, чем в темноте.
Важно отметить, что Ru1 не проявил токсичности в отношении клеток млекопитающих, что решает одну из основных проблем при разработке новых антимикробных препаратов.
Однако применимость лечения может быть ограничена. Поскольку синий свет не может проникать глубоко в организм, исследователи отмечают, что эта терапия, скорее всего, будет использоваться для лечения кожных инфекций, стоматологических процедур или стерилизации медицинского оборудования, а не для лечения внутренних инфекций.
«Это первый случай, когда мы применили фототерапию для решения этой задачи, поэтому далее нам необходимо проверить, как это работает на животной модели», — сказал Хесс.
Этот подход представляет собой отход от традиционной разработки антибиотиков путем заимствования методов из лечения рака, где направленная деградация белков показала успех. Ведущий автор Ларс Стивенс-Каллинейн предположил, что этот метод может стать «универсальным инструментом, позволяющим нам нацеливаться на другие представляющие интерес белки в области антимикробной резистентности и за ее пределами».
Комментарий редакции блога
С разъяснениями и уточненичми
Механизм действия соединения Ru1Соединение Ru1 представляет собой ruthenium-комплекс, прикреплённый к молекуле, которая специфически связывается с ферментом NDM-1 в устойчивых к антибиотикам бактериях, таких как E. coli. В темноте комплекс безвреден, но под действием синего света длиной волны 450 нм он генерирует реактивные формы кислорода (ROS), повреждающие активный центр фермента и блокирующие его способность разрушать антибиотики вроде меропенема.
Это повышает эффективность антибиотика в 53 раза против устойчивых штаммов E. coli без вреда для человеческих клеток.
Синтез и воздействие на человекеСинтез Ru1 описан в оригинальной статье в Journal of the American Chemical Society (27 ноября 2025), где ruthenium-комплекс конъюгируется с ингибитором NDM-1; детальные схемы синтеза доступны в публикации Crick Institute.
На человеке свет не проникает глубоко в ткани (синий свет поглощается кожей), поэтому терапия подходит только для поверхностных применений: кожные инфекции, стоматология или стерилизация оборудования.
Внутренние инфекции требуют тестирования в моделях животных, как отметила д-р Жаннин Хесс.
Преимущества подходаМетод обратимо: после выключения света Ru1 перестаёт повреждать фермент и может использоваться повторно.
Это заимствовано из фотодинамической терапии рака, где targeted degradation белков доказала эффективность.
