Исследователи открыли новый многообещающий живой биотерапевтический агент, который может трансформировать методы лечения на основе микробиоты в медицине.
Их статья, опубликованная в журнале Nature Communications, демонстрирует, что безвредный штамм Klebsiella, случайно обнаруженный в ходе лабораторных экспериментов, может устранять инфекции и уменьшать воспаление кишечника у мышей с моделируемым воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК). Klebsiella sp. ARO112 принадлежит к тому же семейству, что и госпитальный патоген Klebsiella pneumoniae, но по своей природе не является патогенной. Вместо того, чтобы вызывать заболевания, этот естественно встречающийся в кишечнике микроорганизм помогает восстановить микробиологический баланс и предотвращает колонизацию опасными бактериями, такими как патогенные Escherichia coli и Salmonella.
Открытие было сделано, когда исследователи заметили нечто необычное у мышей, получавших антибиотики: животные, у которых был ARO112, демонстрировали замечательную устойчивость к инфекциям. Первоначальные результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology в 2020 году, показали, что эта безвредная Klebsiella конкурирует за питательные вещества и экологические ниши в кишечнике, препятствуя размножению патогенных бактерий. Исследование делает еще один шаг вперед: авторы демонстрируют терапевтический потенциал бактерии на мышиной модели с генетической мутацией, ассоциированной с ВЗК у человека.
Когда мыши с нарушенной микробиотой были пролечены ARO112 после воздействия антибиотиков и заражения патогенной E. coli, результаты оказались неожиданными: почти полное избавление от инфекции, гораздо большее, чем в предыдущих моделях; ускоренное восстановление микробиоты, что позволило полезным бактериям возобновить производство защитных метаболитов, таких как бутират; и значительное уменьшение воспаления кишечника. «На этот раз мы наблюдали полное устранение инфекции, — рассказала руководитель исследования Карина Ксавье из Института молекулярной медицины Гульбенкяна (Португалия), — Эти бактерии не только устранили инфекцию, но и помогли микробиоте гораздо быстрее восстановить баланс».
Исследователи также сравнили этот штамм с E. coli Nissle 1917, хорошо известным и широко используемым коммерческим пробиотиком. Nissle не продемонстрировал защитного эффекта в этих условиях, что подчеркивает, что некоторые пробиотики работают только в определенных микробных экосистемах и необходимы новые индивидуальные решения. Учитывая распространенность некоторых видов клебсиелл, исследователи провели обширные оценки безопасности. Результаты оказались неожиданно обнадеживающими: ARO112 не производит биопленок, не приобретает легко гены антибиотикорезистентности и даже при искусственном введении плазмиды резистентности теряет ее естественным путем в течение нескольких дней. Их присутствие в кишечнике временное — по мере восстановления микробиоты ARO112 естественным образом исчезает. «С эволюционной точки зрения он ведет себя как добровольный спасатель», — объясняет Ксавье. — Заполняет пробел, восстанавливает баланс, а затем уходит в сторону».
ARO112 представляет собой новый класс пробиотиков следующего поколения, которые не получают из пищевых источников, как традиционные молочнокислые бактерии, а непосредственно выделяют из микробиоты здоровых млекопитающих. Такие целевые живые биотерапевтические средства могут однажды быть использованы после лечения антибиотиками для предотвращения инфекций и уменьшения воспаления, предлагая альтернативу таким сложным процедурам, как трансплантация фекалий. Осознавая этот огромный потенциал для клинического применения, авторы работы продвигают возможности коммерциализации ARO112, включая совершенствование технологии, изучение нормативно-правовой базы и стратегическое взаимодействие с промышленностью.
«Антибиотики всегда будут нужны, — говорит Ксавье. — Но они нарушают микробиоту. Представьте себе будущее, в котором вы принимаете антибиотик, а затем бактерию, такую как ARO112, для восстановления баланса. В этом заключается перспективность микробиомных терапий нового поколения».
