Новое исследование приближает использование вирусов для борьбы с бактериями и сокращения использования антибиотиковНовое исследование приближает использование вирусов для борьбы с бактериями и сокращения использования антибиотиков
Фаговая терапия - это концепция использования безвредных для человека вирусов для уничтожения бактерий.
Фаговая терапия может использоваться в сочетании с антибиотиками для более эффективного лечения инфекций и уменьшения возможности развития резистентности бактерий к антибиотикам. Однако бактерии также могут выработать резистентность к фагам.
Новое исследование Эксетерского университета, опубликованное в журнале Cell Host Microbe, пролило новый свет на то, как лучше сочетать антибиотики и фаговую терапию. Исследователи провели лабораторные эксперименты на бактерии Pseudomonas aeruginosa, которая вызывает заболевания у пациентов с ослабленным иммунитетом и муковисцидозом. Они подвергли бактерию воздействию восьми типов антибиотиков и обнаружили различия в механизмах, с помощью которых бактерии развивают резистентность к фагам, что влияет на степень их вирулентности.
Как и иммунная система человека, бактерии имеют свою собственную защитную систему CRISPR, состоящую из белков, которые борются с инфекцией. Как и в случае с иммунной реакцией человека, это означает, что вирус инфицирует бактерию, а затем погибает. При этом система CRISPR бактерий учится распознавать и атаковать вирус в будущем. Однако у бактерий есть и второй способ защиты. Они также могут изменить свою собственную клеточную поверхность для защиты от инфекции, потеряв рецептор, к которому обычно прикрепляются фаги. Эта возможность обходится бактериям недешево - бактерии становятся менее вирулентными. В ходе исследования четыре из восьми протестированных антибиотиков вызвали резкое повышение уровня иммунитета благодаря CRISPR. Все эти антибиотики являются бактериостатическими - они не убивают клетки напрямую, а действуют, замедляя их рост.
Профессор Эдзе Вестре из Эксетерского университета говорит: "Резистентность к антибиотикам является серьезной проблемой здравоохранения, и нам необходимо принять безотлагательные меры. Фаговая терапия может стать важной частью набора инструментов, позволяющих сократить использование антибиотиков, а также использовать их в комбинации для повышения эффективности. Мы обнаружили, что, изменяя тип антибиотиков, которые используются в сочетании с фагом, мы можем управлять тем, как бактерии развивают резистентность к фагам, увеличивая шансы на то, что лечение будет эффективным. Эти эффекты следует учитывать при комбинированной терапии фаги-антибиотики, учитывая их важные последствия для вирулентности патогенов".
Впервые фаговая терапия была применена в 1919 году, когда парижский микробиолог Феликс д'Эрель дал фаговый коктейль 12-летнему мальчику, который, по-видимому, вылечил его от тяжелой дизентерии. Однако, несмотря на первые надежды, в 40-х годах прошлого века исследования заглохли, так как мир начал принимать антибиотики как быстродействующие средства лечения.
Сейчас исследования снова набирают обороты как часть решения проблемы снижения резистентности к антибиотикам. Несмотря на то, что фаговая терапия является многообещающей альтернативой и имеет несколько замечательных примеров лечения отдельных пациентов, одним из препятствий для ее широкого применения является то, что бактерии могут быстро выработать резистентность к фагам, используя CRISPR-Cas или модифицируя свою поверхность.
Исследователи показали, что эффект бактериостатических антибиотиков, запускающих иммунитет CRISPR-Cas, обусловлен замедлением репликации фага внутри клетки, что дает системе CRISPR-Cas больше времени для приобретения иммунитета и очистки от фаговой инфекции. Таким образом, исследование определяет скорость репликации фага как решающий фактор, контролирующий возможность CRISPR-Cas систем защищаться от вирусов.
"Это исследование дает фундаментальное представление об ограничениях иммунных систем CRISPR перед угрозой вирусов. Недавно было обнаружено, что многие иммунные системы CRISPR-Cas связаны с клеточными реакциями, которые заставляют бактерии замедлять или останавливать рост при фаговой инфекции, и мы предполагаем, что это может быть важно для бактерий, чтобы вызвать эффективный иммунный ответ", - отметил Вестре.
