Квантово-химические расчеты раскрыли секреты клеточных стенок бактерий
Специалисты БФУ имени Иммануила Канта разработали инновационный подход для выявления спектральных маркеров, отличающих устойчивые к антибиотикам штаммы туберкулеза. Использование квантово-химических расчетов позволило уточнить экспериментальные данные, что ускоряет создание экспресс-методов диагностики в клинической практике.
Глобальная угроза и вызовы современной медицины
Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения, ежегодно более 1,2 млн человек погибает от инфекций, вызванных устойчивыми бактериями. Mycobacterium tuberculosis с множественной лекарственной устойчивостью остается одной из самых опасных патогенов: в 2022 году зафиксировано 410 тыс. новых случаев. При этом эффективность лечения таких форм туберкулеза не превышает 63%, а стоимость терапии в разы выше стандартных протоколов.
Спектроскопия как ключ к быстрой диагностике
Традиционные методы выявления устойчивых штаммов требуют от 2 до 8 недель или дорогостоящего оборудования. Ученые БФУ предложили использовать рамановскую спектроскопию для анализа «молекулярных отпечатков» бактерий. Этот подход сокращает время диагностики до нескольких часов, но требует точной интерпретации сложных спектральных данных.
Маркеры устойчивости: точность 92%
Исследователи идентифицировали ключевые спектральные сигналы (822 см⁻¹, 1437 см⁻¹, 1295 см⁻¹ и 1061 см⁻¹), связанные с компонентами клеточных стенок. Эти маркеры, соответствующие арабиногалактану и альфа-миколовым кислотам, позволяют отличать устойчивые штаммы с точностью 92%. Анализ колебаний молекулярных связей открывает путь для создания автоматизированных диагностических систем.
От теории к практике: будущее диагностики
«Наша работа — шаг к революции в диагностике, — отмечает Андрей Зюбин, руководитель исследования. — Новые методы позволят сократить время выявления устойчивого туберкулеза с недель до одного дня, что особенно важно для стран Африки и Азии». Ученые планируют расширить применение расчетов для анализа белков и клеточных структур.
Перспективы сотрудничества и развития
Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки в рамках работы Северо-Западного центра математических исследований имени Софьи Ковалевской. Разработанные подходы могут стать основой для создания портативных диагностических устройств нового поколения.
Источник: www.kommersant.ru
