Исследование фаговой терапии приближает ученых к использованию вирусов против устойчивости к антибиотикам

Ученые сделали шаг вперед в разработке альтернативной антибиотикам терапии с использованием вирусов (бактериофагов), поскольку бактерии, вызывающие инфекции, все чаще развивают устойчивость к антибиотикам.

Фаговая терапия — это концепция использования вирусов (фагов) для уничтожения бактерий. Растет число инфекций (пневмония, туберкулез, гонорея, сальмонеллез), которые становится труднее лечить, что ведет к повышению смертности, увеличению сроков госпитализации и росту затрат.

Бактериофаги — это вирусы, убивающие бактерии. Они не могут навредить человеку и представляют собой перспективную альтернативу антибиотикам. Терапия впервые была применена в 1919 году, но исследования застопорились в 1940-х с началом эры антибиотиков. Сейчас интерес к фаговой терапии возрождается.

Однако, несмотря на отдельные успешные случаи, исследования столкнулись с препятствиями. Среди них — сложность воспроизведения в лаборатории того, как вирусы ведут себя в организме.

До сих пор эксперименты в основном фокусировались на взаимодействии бактерий и фагов в колбе. В таких условиях бактерии быстро эволюционируют, их ДНК меняется, и они также становятся устойчивыми к фагам. Однако колбы не воспроизводят, как бактерии функционируют в органах (например, в легких), где они существуют в «микросредах» (капилляры, альвеолы).

Исследователи из Университета Эксетера разработали новый способ имитации этих микросред, где одна бактерия колонизирует конкретную область. Фаги вводились в каждый из этих отсеков по очереди, а не смешивались со множеством бактерий.

Используя этот метод, команда обнаружила, что в таких микросредах бактерия Escherichia coli (частая причина пищевых отравлений) не становится генетически устойчивой к фагам, и большая часть бактериальной популяции уничтожается.

«Устойчивость к антибиотикам может оказаться более смертоносной, чем COVID-19, если мы не найдем новые способы борьбы с инфекцией. Фаговая терапия — многообещающая часть решения, и наше исследование помогло преодолеть некоторые препятствия, смоделировав поведение бактерий в мелких сосудах нашего тела», — сказал руководитель исследования доктор Стефано Паглиара.

Исследование, опубликованное в PLoS Biology, закладывает основу для понимания влияния среды на взаимодействие бактерий и фагов, что крайне важно для разработки успешной фаговой терапии.

Команда также обнаружила, что некоторые клетки Escherichia coli в этих микросредах могут выживать после обработки фагами, не приобретая генетической устойчивости. Выживание было связано с тем, что у этих бактерий было меньше фаговых рецепторов, что ограничивало доступ фагов к ним по сравнению с остальной популяцией.

«Ключевой аспект способности фага убивать бактерии — количество фаговых рецепторов у бактерий. Наше исследование показывает, что если мы найдем новые способы стимулировать выработку этих рецепторов, мы сможем улучшить перспективы фаговой терапии как жизнеспособной альтернативы антибиотикам», — отметил соавтор профессор Эдзе Вестра.

Исследование проводилось в сотрудничестве с Defence Science and Technology Laboratory (Dstl). Статья называется «Individual bacteria in structured environments rely on phenotypic resistance to phage».