Натравить вирусы на бактерии – альтернатива антибиотикам?

20 декабря 2021

Новое исследование является очередным шагом к созданию методологии использования вирусов для борьбы с бактериальными инфекциями, что позволило бы сократить использование антибиотиков и снизить остроту кризиса лекарственной резистентности бактериальных патогенов.

Растущее число штаммов, в том числе возбудителей пневмонии, туберкулеза, гонореи, сальмонеллеза, в настоящее время вырабатывают нечувствительность к антибиотикам, что означает резкое усложнение терапевтических задач, возрастание летальности, более длительные сроки госпитализации и значительное удорожание лечебного процесса.

Концепция фаговой терапии предполагает использование вирусов-бактериофагов, безвредных для человека, но уничтожающих определенные бактериальные культуры. Фаговая терапия может применяться в комбинации с антибиотиками для более эффективного лечения инфекций и, кроме того, снижает возможность формирования лекарственной резистентности у бактерий. Однако сохраняется риск того, что бактерии, эволюционируя, смогут адаптироваться и выработать резистентность и к фагам тоже.

Недавно завершенное исследование специалистов Эксетерского Университета (Великобритания), опубликованное в Cell Host Microbe, проливает новый свет на задачу комбинации антибиотического лечения с фаговой терапией. Была проведена серия лабораторных экспериментов с бактерией Pseudomonas aeruginosa, опасной для иммунокомпрометированных пациентов и больных муковисцидозом. Эта бактериальная культура подвергалась воздействию восьми типов антибиотиков. Были обнаружены отличия в механизмах формирования резистентности к фагам, что влияет на степень болезнетворности этого патогена.

Вирусы проникают в молекулы на поверхности клетки, чтобы инфицировать бактерию. Подобно иммунной системе человека, существует собственная защитная CRISPR-система у бактерий, которая продуцирует противостоящие вторжению протеины. Как и в случае с иммунным откликом человеческого организма, вирус инфицирует бактерию, а затем уничтожается. В ходе этих процессов бактериальная CRISPR-система научается распознавать и в будущем атаковать вирус сразу при его появлении. Но есть у бактерий и второй защитный механизм, подобный способности ящериц в случае опасности расставаться со своим хвостом. Бактерии могут изменять клеточную поверхность, утрачивая тот рецептор, к которому обычно прикрепляется фаг. Это дорого обходится бактериям, – они становятся менее вирулентными, т.е. уже не могут вызывать заболевание, или же болезнь протекает в значительно более легкой форме.

В ходе исследования четыре из восьми протестированных антибиотиков вызвали резкое повышение уровня бактериального иммунитета на основе CRISPR. Все эти антибиотики обладают бактериостатическим действием – они не убивают патоген напрямую, а замедляют рост. Эдзе Вестра, профессор Эксетерского университета, поясняет: «Лекарственная резистентность, как известно, обрела масштабы глобальной угрозы общественному здравоохранению, а мы должны срочно принимать ответные меры. Фаговая терапия может стать важным инструментом в нашем арсенале».

Фаговая терапия впервые была применена еще в 1919 году, когда парижский микробиолог Феликс д’Эрель, назначив фаговый коктейль 12-летнему мальчику, вылечил его, по-видимому, от тяжелой дизентерии. Однако исследования такого рода, несмотря на многообещающие первые результаты, практически прекратились в 1940-х годах, – с началом широкого применения антибиотиков. Теперь это направление вновь набирает обороты как перспективная часть решения проблемы преодоления лекарственной резистентности. Однако, учитывая наличие у патогенных бактерий различных механизмов  защиты и адаптации, предстоит сначала решить задачу предотвращения возможной резистентности к вирусам-фагам.

 

По материалам сайта Science Daily