Бактерии и бактериофаги объединяются для формирования клинически опасных биоплёнок

Учёные из Стэнфордского университета и их коллеги обнаружили, что бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) критически важны для образования биоплёнок патогеном Pseudomonas aeruginosa. Это открытие, опубликованное в Cell Host & Microbe, впервые показывает, что фаг может вызывать формирование бактериальных биоплёнок и способствовать хроническим инфекциям.

Ключевые моменты:

  • Неожиданная связь: Роль бактериофагов в образовании биоплёнок ранее не подозревалась. Открытие началось со случайного наблюдения: добавление полимера гиалуронана в культуру P. aeruginosa мгновенно вызывало быстрое образование биоплёнки.

  • Виновник — иновирусы: Речь идёт о длинных филаментозных фагах семейства Inoviruses. В отличие от многих вирусов, они не убивают клетку-хозяина, а "вытягиваются" из бактерии, не повреждая её.

  • Механизм: В присутствии полимеров (таких как бактериальная ДНК, муцин из мокроты пациентов с муковисцидозом или гиалуронан) эти фаги взаимодействуют с ними, формируя упорядоченные решётчатые структуры — биоплёнки. Эта организация делает биоплёнки чрезвычайно прочными и устойчивыми.

  • Клиническое значение:

    • P. aeruginosa ответственна за ~10% внутрибольничных инфекций, многие случаи хронической пневмонии и обструкцию дыхательных путей при муковисцидозе. К взрослому возрасту этим патогеном колонизированы почти все пациенты с муковисцидозом.
    • Биоплёнки участвуют в 75–80% внутрибольничных инфекций (мочевыводящие пути, клапаны сердца, протезы).

  • Устойчивость к антибиотикам: Упорядоченная структура биоплёнки с участием фагов эффективно связывает и улавливает некоторые антибиотики (например, тобрамицин, пенициллин, азитромицин), не позволяя им достичь бактерий. Другие (например, ципрофлоксацин) могут проходить сквозь неё.

  • Широкое распространение: Аналогичная динамика образования биоплёнок с участием фагов была показана и для других бактерий, включая E. coli. По оценкам, бактерии, несущие подобные фаги, вызывают около половины всех внутрибольничных инфекций.

Перспективы: Это открытие указывает на новые терапевтические мишени для борьбы с хроническими инфекциями. Исследователи изучают подходы, нацеленные на фаги, например, хелатирующие агенты для разрушения целостности биоплёнок или противовирусные соединения, блокирующие размножение иновирусов.