Возвращение к 100-летнему методу лечения для борьбы с растущей проблемой устойчивости к антибиотикам

Каждую минуту вокруг нас на микроскопическом уровне разворачиваются сражения. Бактериофаги (также известные как фаги) — это вирусы, которые инфицируют и убивают бактерии. Как и вирусы, поражающие нас, эти фаги стремятся украсть ресурсы бактерий, чтобы размножаться и выживать.

Независимые открытия бактериофагов

Бактериофаги были независимо открыты Фредериком Творотом в 1915 году и Феликс д’Эреллем в 1917 году.

К 1920-м годам д’Эрелль начал использовать фаги для лечения бактериальных инфекций, заложив основу того, что стало известно как фаготерапия.

Однако открытие пенициллина Александром Флемингом в 1928 году положило начало революции антибиотиков, которая вскоре вытеснила фаготерапию и изменила современную медицину, спасая миллионы жизней за последнее столетие.

Угроза устойчивости к антибиотикам

Сейчас стремительный рост устойчивости к антибиотикам, также известной как антимикробная резистентность (AMR), угрожает свести на нет достигнутый прогресс.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), антимикробная резистентность может привести к гибели до 10 миллионов человек каждый год к 2050 году. Другие эксперты предупреждают, что мы можем приближаться к эпохе после антибиотиков, когда даже незначительные инфекции могут снова стать смертельными, потому что существующие лекарства перестанут действовать.

Исследование взаимодействия фагов и бактерий

В новой статье, опубликованной в Cell Reports, наша исследовательская группа, базирующаяся в Университете Мельбурна и Еврейском университете в Иерусалиме, изучила, как фаги взаимодействуют с бактериями и как бактерии пытаются им противостоять.

Понимание этих шагов является ключом к разработке эффективных фаготерапий, не требующих антибиотиков.

Жизненный цикл бактериофагов

Фаги начинают свой жизненный цикл, прикрепляясь к бактериальной клетке и внедряя свою ДНК. Попав внутрь, они захватывают клеточный механизм бактерии, чтобы производить копии себя.

В конце концов, клетка-хозяин разрывается, высвобождая новые фаги, которые заражают другие бактерии. Поскольку фаги не могут размножаться без хозяина, эти отношения являются полностью односторонними, не принося пользы бактерии.

Поэтому бактерии разработали впечатляющий арсенал защитных механизмов, чтобы выжить при атаках фагов.

Механизм защиты бактерий

Одним из наиболее увлекательных и хорошо известных защитных механизмов является способность бактерий расщеплять ДНК фага напрямую или удалять необходимые генетические компоненты, необходимые для репликации.

Этот механизм, известный как система CRISPR-Cas, работает во многом как бактериальная иммунная система.

Выводы и перспективы

Понимание гонки вооружений между фагами и бактериями не только углубляет наши знания о том, как бактерии защищаются, но и открывает двери для лечения следующего поколения.

Наша последняя работа была посвящена изучению работы бактериальной иммунной системы, поиску слабых мест, которые можно использовать в качестве мишеней для лечения на основе фагов.

Используя передовую бактериальную генетику, флуоресцентную микроскопию и криоэлектронную томографию высокого разрешения (визуализация в 3D), мы идентифицировали бактериальный «сенсорный белок» под названием YjbH.

Бактерии используют этот белок для защиты от фаговой атаки, предотвращая заражение соседних бактериальных клеток фагом.

Эти наблюдения показывают, что бактерии, несмотря на то что они одноклеточные организмы, способны на драматическую стратегию побега, подобную той, что наблюдается у высших организмов.

Теперь, когда этот защитный механизм был идентифицирован, нашим следующим шагом является разработка различных способов его нейтрализации. Это может включать создание соединения, которое можно будет добавлять в фаготерапию, предотвращая идентификацию сенсорным белком различных фагов.

Мы надеемся, что, реактивировав фаготерапию, мы сможем внести свой вклад в лечение инфекций без антибиотиков.

После ста лет пришло время пересмотреть преимущества фаготерапии, учитывая появление стольких инфекций, устойчивых к антибиотикам.

Предоставлено Университетом Мельбурна.

Источник