Впервые туберкулез можно обнаружить и локализовать его нахождение в организме с помощью простого производного углевода.

С помощью углевода, характерного для возбудителей туберкулеза, но не человека, Клифтон Бэрри (Clifton Barry) из Национального Института исследования Аллергии и Инфекционных заболеваний США и Бен Дэвис (Ben Davis) из Оксфорда создали биохимическую пробу, способную селективно метить активные возбудители туберкулеза.

Дэвис поясняет, что целью исследователей не являлась разработка методов диагностики туберкулеза, исследователи хотели лишь более детально изучить некоторые детали биохимии туберкулезной палочки – ее ферментов, однако в процессе исследования было создано быстрое и надежное диагностическое орудие.

По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения около трети населения Земли инфицировано Mycobacterium tuberculosis. (Рисунок из Nat. Chem. Biol., 2011 DOI: 10.1038/nchembio.539)

На поверхности бактерии Mycobacterium tuberculosis расположено три фермента (Ag85A, Ag85B и Ag85C), которые важны для выживания бактерии. Эти ферменты уже давно рассматривались как потенциальные мишени для лекарственных препаратов, однако для разработки действительно эффективной терапии необходимо знание о молекулярном механизме работы этих биомолекул, чем и занимались Дэвис и Бэрри.

Ферменты Ag85 отвечают за распознавание углевода трегалозы и внедрения ее в клеточную стенку бактерии. В группе Дэвиса была синтезирована целая библиотека модифицированных молекул трегалозы – потенциальных ингибиторов ферментов Ag85, однако было обнаружено, что ферменты продолжали ускорять и те реакции, в которых принимали участие и модифицированные углеводы. Когда Дэвис, модифицировав углевод флуоресцеином, получил флуоресцирующую версию углевода, которую ферменты также встраивали в клеточную стенку Mycobacterium tuberculosis, заставляя бактерию флуоресцировать.

Трегалоза представляет собой углевод из группы невосстанавливающих дисахаридов. В природной трегалозе 2 остатка D-глюкозы связаны α, α-гликозидной связью. Применение трегалозы для диагностики туберкулеза оказывается полезным тем, что этот углевод практически нехарактерен для млекопитающих, в том числе и человека, поэтому даже при приеме избытка флуоресцирующей трегалозы можно не волноваться о том, что этот углевод будет перерабатываться ферментами человека и встраиваться в ткани человека – флуоресцировать начнут только бактерии Mycobacterium tuberculosis, инкорпорирующие модифицированную трегалозу в свои клеточные стенки.

По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения около трети населения Земли инфицировано Mycobacterium tuberculosis, однако заболевание развивается лишь у 5-10 процентов инфицированных людей. Остальные инфицированные являются только переносчиками туберкулеза и могут заражать других.

В странах развивающегося мира, где инфицированные туберкулезом и страдающие от этого заболевания встречаются чаще, чем в развитых странах, диагностика в основном основана на тесте – контрастировании с помощью кислот, однако этот тест нечувствителен, и не может отличить активных бактерий от неактивных.
Бэрри заявляет, что разработанная ими система обнаружения Mycobacterium tuberculosis уже проходит клинические испытания в Южной Корее что позволяет надеяться на применение новой методики в медицинской практике.