Лікарняні бактерії навчилися живитися медичними імплантатами

Дослідники з Університету Брунеля в Лондоні зробили тривожне відкриття: поширена лікарняна бактерія Pseudomonas aeruginosa не лише становить загрозу через свою стійкість до антибіотиків, але й навчилася розщеплювати та використовувати як джерело живлення полікапролактон (PCL) — біорозкладний полімер, який широко застосовується у виробництві медичних імплантатів.

Науковці виявили клінічний ізолят P. aeruginosa, названий PA-W23, який має унікальний фермент Pap1. Цей фермент здатний розщеплювати полікапролактон на 78% лише за сім днів, використовуючи його як єдине джерело вуглецю для росту бактерій.

Під час розщеплення PCL вивільняється сполука 6-гідроксигексанова кислота (6OH-HA), яка вбудовується в матрицю біоплівки — липкої суміші цукрів, білків та ДНК, що захищає бактерії. Таким чином, P. aeruginosa не просто перетравлює пластик для виживання, а використовує його для посилення власного захисту.

Біоплівки, утворені бактеріями, що споживали пластик, виявилися товстішими та більш вірулентними. Під час експериментів на личинках молі біоплівки бактерій, які споживали пластик, виявилися значно смертоноснішими порівняно з контрольною групою.

Дослідники також перевірили, чи може фермент Pap1 функціонувати в інших штамах бактерій. Вони вставили відповідний ген у кишкову паличку (E. coli) і виявили, що вона також набула здатності розщеплювати пластик. Ще більше занепокоєння викликає те, що аналіз геномів патогенних мікроорганізмів виявив потенційні ферменти для розщеплення пластику у таких видів як Streptococcus pneumoniae та Acinetobacter baumannii.

Це відкриття має серйозні наслідки для медицини. У лікарнях широко використовуються пластикові вироби — від трубок для вентиляції легень та катетерів до хірургічних ниток та сіток. Багато з цих виробів виготовлені з PCL через його біосумісність, здатність до біорозкладання та легкість формування за допомогою 3D-друку.

Всесвітня організація охорони здоров'я вже визначила P. aeruginosa як одну з найбільших загроз для людства через її стійкість до антибіотиків. Бактерія відома тим, що спричиняє пневмонію у пацієнтів на штучній вентиляції легень та інфекції, пов'язані з катетерами.

Науковці наголошують на необхідності переглянути підходи до розробки та контролю медичних імплантатів. Зокрема, може знадобитися обов'язковий скринінг на наявність ферментів, що розщеплюють пластик, у внутрішньолікарняних патогенів. Якщо хірургічні нитки можуть бути метаболізовані бактеріями, це створює не лише проблему з матеріалом, але й відкриває шлях до інфекції.

Одним із можливих рішень може бути включення антимікробних агентів, таких як наночастинки срібла або міді, до складу виробів на основі PCL. Дослідники вже працюють у цьому напрямку.

Втім, залишається багато невідомого. Науковці не знають, чи може фермент Pap1 розщеплювати інші види пластику, такі як ПЕТ або поліуретан, і наскільки поширена ця властивість серед лікарняних бактерій.

Дослідження, опубліковане в журналі Cell, має і позитивний аспект. В останні роки вчені розглядають мікроорганізми як потенційних союзників у боротьбі з пластиковим забрудненням. Ферменти, подібні до тих, що використовують ці бактерії, можуть допомогти у вирішенні проблеми пластикових відходів.