Коктейль из бактериофагов показал эффективность против устойчивых к антибиотикам бактерий

Исследователи из Чикагского университета представили новую тактику борьбы с устойчивыми к лекарствам бактериальными инфекциями. Их стратегия основана на использовании коктейлей из бактериофагов — вирусов, которые естественным образом атакуют бактерии. В новом исследовании учёные из Pritzker School of Molecular Engineering (PME) и UChicago Medicine показали, что смесь таких фагов может успешно лечить инфекции, вызванные устойчивой к антибиотикам Klebsiella pneumoniae, у мышей.

Одновременно работа выявила сложность взаимодействий между фагами и бактериями: вирусы, предсказанные как наиболее эффективные в изолированных чашках Петри, не всегда работали в живых организмах. И фаги, и бактерии могут эволюционировать: в одних случаях фаги становились более эффективными в уничтожении бактерий, в других — Klebsiella развивала устойчивость к фагам.

«Мы по-прежнему считаем фаги невероятно перспективным подходом к лечению устойчивых к лекарствам бактерий, таких как Klebsiella. Но фаги — это как живой, постоянно меняющийся антибиотик, что придаёт им большую сложность», — говорит Марк Мими, старший автор работы, опубликованной в Cell Host & Microbe.

Klebsiella pneumoniae — обычные бактерии, обитающие в кишечнике человека, где они почти безвредны. Однако при попадании в другие области (открытые раны, лёгкие, кровоток, мочевыводящие пути) они могут вызывать тяжёлые инфекции. K. pneumoniae часто распространяются в больницах, и устойчивые к лекарствам штаммы стали обычным явлением.

«В своей клинике я вижу пациентов с рецидивирующими инфекциями мочевыводящих путей, вызванными Klebsiella. Часто эти штаммы развивают устойчивость к пероральным антибиотикам, оставляя пациентам мало вариантов для лечения. Нам срочно нужны новые способы борьбы с этими бактериями», — отмечает соавтор работы Сандра Валайтис, MD.

Ход исследования

Учёная Элла Ротман из лаборатории Мими проанализировала сточные воды, чтобы выделить фаги, способные эффективно убивать 27 различных штаммов Klebsiella, включая 14 новых, выделенных у пациентов Чикагского университета. Было идентифицировано несколько десятков фагов. Затем исследователи проанализировали, какие генетические факторы в бактериях делали их наиболее уязвимыми для каждого из этих фагов.

На основе этого анализа был разработан коктейль из пяти фагов, каждый из которых нацеливался на разные компоненты бактерий. В чашках Петри и у мышей этот коктейль делал устойчивые к антибиотикам бактерии Klebsiella более уязвимыми для атаки иммунной системы, а в некоторых случаях — более чувствительными к лечению антибиотиками. Однако в других случаях бактерии становились более устойчивыми к антибиотикам после лечения.

Эволюция фагов и бактерий

Предоставив фаговой смеси возможность эволюционировать, подвергая её воздействию ряда изолированных бактерий Klebsiella, исследователи улучшили способность коктейля убивать бактерии. У мышей смесь эффективно убивала или ослабляла Klebsiella. В кишечнике мышей наблюдалась коэволюция: бактерии эволюционировали, чтобы избежать атаки фагов, а фаги, в свою очередь, адаптировались для более эффективного заражения изменённых бактерий.

Лаборатория Мими продолжает эксперименты, чтобы лучше понять взаимодействия между различными парами фагов и бактерий, а также влияние других микроорганизмов, естественно присутствующих в теле человека. Параллельно, в сотрудничестве с Валайтис, они стремятся получить одобрение FDA для небольшого клинического испытания фаговой смеси на пациентах с инфекциями мочевыводящих путей.

«Это исследование — позитивный шаг вперёд в попытке разобраться в сложностях фагов и приблизить их к клиническому применению», — заключает Мими.