Заглядывая в секреты фагов: как они убивают бактериальные супербактерии

Исследовательская коллаборация с участием Университета Монаша сделала важное открытие, которое может в перспективе привести к целенаправленным методам лечения для борьбы с лекарственно-устойчивыми бактериальными инфекциями — одной из величайших угроз глобальному здоровью.

Исследование, опубликованное в Nature Communications под руководством адъюнкт-профессора Фассели Кулибали и профессора Тревора Литгоу из Института биомедицинских открытий Монаша, описывает использование высокоразрешающей визуализации для изучения того, как вирусы-бактериофаги атакуют и убивают Salmonella Typhi — возбудителя брюшного тифа. Это даёт учёным новое понимание их применения в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам (УПП).

В работе участвовали исследователи из Института биомедицинских открытий Монаша, Центра по борьбе с УПП Университета Монаша и Кембриджского университета.

Учёные наблюдали невероятную «хореографию» фагов при сборке основных компонентов своих частиц: головки, заполненной вирусной ДНК, и хвоста, используемого для заражения бактерий.

«Мы увидели, как строительные блоки частицы сцепляются в сложной хореографии. На молекулярном уровне "руки" выдвигаются и обвиваются друг вокруг друга, образуя непрерывную цепь, которая поддерживает головку фага», — сказал адъюнкт-профессор Кулибали.

«Эта жёсткая кольчуга обеспечивает дополнительную защиту ДНК фага. Удивительно, но хвост, напротив, остаётся гибким. Он способен сгибаться, не ломаясь, когда захватывает бактерии и в конечном итоге впрыскивает в них фаговую ДНК».

Бактериофаги — это класс вирусов, заражающих бактерии, и каждый фаг специфичен к виду бактерий, которые он может убить. Фаги можно очистить до уровня, одобренного FDA для лечения людей с бактериальными инфекциями; задокументированные успехи были в США, Европе и, недавно, в Австралии.

Центр по борьбе с УПП Университета Монаша изучает эти вопросы и исследует типы фагов, необходимых для новых «фаговых терапий» лечения бактериальных инфекций.

«Это открытие поможет нам преодолеть одно из самых критических препятствий в фаговых терапиях — точное понимание того, как работают фаги, чтобы заранее предсказывать и точно выбирать лучший фаг для лечения инфекции у каждого пациента», — заявил профессор Литгоу.

«Это может помочь перевести фаговые терапии из категории "сострадательного применения" (когда все другие варианты лечения исчерпаны) в более широкое клиническое использование».

Устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) — одна из крупнейших угроз глобальному здоровью, продовольственной безопасности и экономическому развитию. Это насущный кризис в области здравоохранения и гуманитарный кризис в Азии, масштабы которого растут во всём мире.

УПП затрагивает все аспекты общества и обусловлена множеством взаимосвязанных факторов, включая чрезмерное использование антибиотиков и способность бактерий быстро адаптироваться, эволюционируя в лекарственно-устойчивые формы. Группы риска по инфекциям, связанным с УПП, многочисленны: пациенты с COVID-19 на ИВЛ, матери и дети во время родов, хирургические пациенты, люди с онкологическими и хроническими заболеваниями, а также пожилые люди.