Исследователи изучают иммунитет бактерий для понимания инфекционных заболеваний

Пациенты с муковисцидозом часто инфицированы Pseudomonas aeruginosa — бактерией, поражающей легкие, препятствующей дыханию и часто вызывающей смерть.

Сами P. aeruginosa также могут быть инфицированы вирусами (бактериофагами), что может влиять на клинические исходы у пациентов с муковисцидозом.

Ученые использовали P. aeruginosa как «модельную систему» для понимания того, как взаимодействие бактерий с вирусами может влиять на здоровье человека. Их результаты, опубликованные в mSystems, дают представление о разнообразии и иммунной системе этой бактерии.

P. aeruginosa, вероятно, происходит из окружающей среды, а наиболее серьезные инфекции возникают в больницах. Для пациентов с муковисцидозом первоначальное заражение этой бактерией почти неизбежно, и полученный штамм обычно сохраняется на всю жизнь.

Конкретный штамм влияет на лечение: некоторые устойчивы к антибиотикам, другие содержат гены, усугубляющие инфекцию. Одним из ключевых различий между штаммами является то, инфицированы ли сами бактерии вирусами.

Иммунная система бактерий, CRISPR/Cas, защищает их от вирусных инфекций. Исследователи проанализировали эту систему у P. aeruginosa у группы пациентов с муковисцидозом в клинике в Копенгагене (Дания). Они обнаружили, что иммунные профили бактерий были разнообразными: популяция в рамках одного человека не была разнообразной, но в рамках больничного сообщества — была.

Ученые сравнили бактериальную популяцию с известными вирусами P. aeruginosa и выяснили, что иммунный ответ бактерий был направлен против множества различных вирусов, а не против одного-двух. Это разнообразие иммунных профилей к разнообразию вирусов стало неожиданностью.

Эти знания можно использовать для прогнозирования распространения вирусных эпидемий в конкретных бактериальных популяциях (например, в больницах) и для определения целей для фаговой терапии.

Фаговая терапия — лечение с использованием вирусов для уничтожения бактерий — уже применяется у пациентов с муковисцидозом против штаммов P. aeruginosa, устойчивых к антибиотикам. Знание иммунных профилей бактериальной популяции может помочь улучшить эту терапию.

Следующим шагом является выяснение происхождения этих вирусов и путей их распространения. Это необходимо для разработки стратегий по контролю передачи.

В более широком смысле, это исследование закладывает основу для изучения бактериальных инфекций, будь то борьба с антибиотикорезистентностью или предотвращение эпидемий. Оно использует базовые эволюционные принципы иммунитета для понимания инфекционных заболеваний.

В данном случае цель — не предотвратить эпидемию, а способствовать эпидемии вирусов, убивающих бактерии. Это исследование — значительный шаг в этом направлении.