Перспективы молекулярно-генетических подходов к лечению хламидийных инфекций

При инфекционных заболеваниях этиотропная терапия является обязательным и главным компонентом лечения. На нынешнем этапе развития медицины это, безусловно, является таковым, какое бы значение отдельные научные авторитеты ни придавали иммунотропной, местной и другой патогенетической терапии. Воздействие на защитные силы организма, в частности на состояние иммунной системы, является важным компонентом лечения инфекций, особенно хронических, осложненных. Но без адекватной, достаточной антибактериальной терапии нельзя добиться элиминации возбудителя и вылечить инфекционное заболевание. Этиотропная терапия должна быть рациональной, обоснованной, необходимо учитывать все отрицательные последствия и побочные эффекты, а также возможность персистенции возбудителя [2, 4, 6, 7].

Антибактериальные химиопрепараты – тетрациклины, фторхинолоны, макролиды, применяемые для лечения хламидийных инфекций, не являются специфическими в отношении хламидий. Они имеют более или менее широкий спектр действия, включающий патогенные и непатогенные бактерии, а также представителей нормальной флоры организма человека. Узконаправленных антибиотиков против хламидий не существует, таких как спектиномицин, специально созданный компанией Upjohn для лечения инфекций, вызываемых гонококками, и батумин, полученный в Институте микробиологии и вирусологии НАН Украины для лечения стафилококковых инфекций [10].
Так можно ли обойтись без антибиотиков при лечении хламидийных инфекций? К началу XXI в. уровень развития генетики, молекулярной биологии и биоорганической химии стал таковым, что появилась возможность теоретического обоснования и практической реализации целенаправленного воздействия на определенный возбудитель, что является прообразом будущей терапии инфекционных заболеваний [3, 10, 11, 16, 19, 20]. Существует два подхода к разработке и применению таких препаратов: блокирование экспрессии генов (препараты антигеннаправленного действия) и блокирование трансляции информационных РНК (антисмысловые препараты).
Препараты антигеннаправленного действия блокируют экспрессию соответствующих генов, которые кодируют синтез важных для жизни хламидий веществ. Эти препараты представляют собой олигонуклеотиды, комплементарные определенным последовательностям на одной из нитей ДНК. Такие олигонуклеотиды могут блокировать экспрессию генов двумя путями. Они прикрепляются за счет хугстиновских связей к двухцепочечной спирали ДНК в комплементарном месте и образуют трехцепочечную структуру ДНК – триплекс, блокируя тем самым процесс транскрипции. Олигонуклеотиды антигеннаправленного действия также могут взаимодействовать за счет уотсон-криковских связей с комплементарными последовательностями на нетранскрибированной нити ДНК во время прохождения по одной из ее нитей транскрибирующего комплекса, блокируя их транскрипцию или репликацию [1, 10, 12, 14]. Чтобы антигеннаправленные олигонуклеотиды были устойчивыми к действию ДНК-зависимой РНК-полимеразы, которая снимает с матрицы естественные олигонуклеотиды, их необходимо модифицировать, вводя в состав интеркалирующие (встраивающиеся между двумя соседними нуклеотидами), алкилирующие (способствующие присоединению иона ОН-) или другие группы, которые усиливали бы взаимодействие между матрицей и комплементарным ей олигонуклеотидом. Такая модификация приводит к тому, что олигонуклеотид может заблокировать не только процесс транскрипции, но и процесс репликации, это обеспечивает прекращение размножения микроорганизма и его гибель. Недостатком всех модификаций, направленных на усиление прикрепления олигодезоксирибонуклеотидов к геномной ДНК, является то, что они значительно снижают их селективность в отношении последовательностей-мишеней [1, 9, 10].
Антисмысловые олигодезоксирибонуклеотиды блокируют трансляцию информационной РНК (иРНК) на стадии синтеза белка. Они комплементарны последовательностям иРНК, которые несут информацию о жизненно необходимых для хламидий белках и взаимодействуют с ними посредством уотсон-криковских связей, блокируя их трансляцию на рибосомах. Модуляция системы трансляции с помощью таких антисмысловых олигонуклеотидов приводит к гибели микроорганизмов [5, 15, 17].
Антисмысловая технология применения олигонуклеотидов имеет свои недостатки. В первую очередь, это сложности в выборе иРНК-мишени, которая должна быть уникальной и присущей лишь Chlamydiales, но не другим микроорганизмам, а тем более она должна отсутствовать у человека. Недостатком также является необходимость создания высокой концентрации антисмысловых олигонуклеотидов, которая должна достигать 50 мкмолей, чтобы стать губительной для хламидий, а это уже является токсичным и для макроорганизма [10].
Тем не менее, перспективным направлением является разработка антимикробных средств, действие которых направлено на нуклеиновые кислоты, в частности на рибосомальные РНК (рРНК) отдельных возбудителей. Группа исследователей из Института микробиологии и вирусологии имени Д.К. Заболотного НАН Украины под руководством академика И.Г. Скрипаля провела фундаментальные исследования по разработке новых антибактериальных препаратов узконаправленного действия по отношению к молликутам (микоплазмам) на основе антисигнатурных олигодезоксирибонуклеотидов [10].
Так же как и микоплазмы, хламидии являются суперпаразитами. Они неспособны синтезировать многие вещества, необходимые для своего существования, в частности предшественников нуклеиновых кислот. Необходимые для себя нуклеотиды хламидии получают из окружающей среды, а именно из внутриклеточной среды клетки человека. Используя собственные ДНК- и РНК-азы, а также ферменты клетки-хозяина, хламидии расщепляют нуклеиновые кислоты хозяев до нуклеотидов или фрагментов определенной величины и активно их усваивают. Фрагменты ДНК и РНК, попавшие в хламидийную клетку, подлежат дальнейшей деградации нуклеазами до нуклеотидов, из которых синтезируются собственные нуклеиновые кислоты. Хламидии могут активно транспортировать в клетку небольшие фрагменты нуклеиновых кислот. В перспективе это позволит создать антихламидийные средства на основе синтетических нуклеиновых кислот со строго определенной мишенью. В качестве последней могут выступать рРНК, которые в эволюционном отношении являются наиболее консервативными биологическими молекулами, но вместе с тем несут отпечаток видоспецифичной или штаммоспецифичной индивидуальности в виде так называемых сигнатурных последовательностей. Эта своеобразность рРНК используется систематиками и молекулярными генетиками для изучения родственности и установления филогенетических связей между отдельными организмами и их группами, а также для их видовой идентификации с помощью так называемых рибосомальных зондов.

Хламидии не способны активно поглощать синтетические олигонуклеотиды. Этому препятствует их клеточная стенка. Данное обстоятельство может быть преодолено путем избирательного адсорбционного эндоцитоза, который обеспечивается соответствующими рецепторами на поверхности клеток. Используя высокую селективность рецепторов в отношении своих лигандов, а также наличие в клетке специализированного механизма транспорта таких веществ, можно, модифицируя этими лигандами антисигнатурные олигонуклеотиды, обеспечивать активную доставку последних в клетку [8]. Известно, что хламидии не способны синтезировать многие вещества, необходимые им для жизнедеятельности. Такие вещества можно использовать для доставки в хламидийную клетку антисигнатурных олигонуклеотидов. Если присоединить олигонуклеотид к такому веществу, то он сможет проникнуть внутрь клетки путем активного избирательного транспорта.

Список литературы находится в редакции