Штамм холеры неожиданно приобретает устойчивость к заражению фагами

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли, изучая эволюцию холеры (Vibrio cholerae) и заражающих её бактериофагов, обнаружили неожиданную устойчивость одного штамма к фагам. Анализ показал ключевую связь между устойчивостью к антибиотикам и защитой от вирусов.

Эволюционная гонка вооружений

Бактерии холеры и их вирусы (фаги) постоянно сосуществуют в процессе коэволюции: бактерии развивают защиту, а фаги адаптируются, чтобы её преодолеть. Изучая образцы из Бангладеш, где вспышки холеры часты, учёные контролируют взаимодействие патогена и фага в лаборатории.

Открытие роли SXT ICE

Сравнивая геномы чувствительных и устойчивых к фагам изолятов, команда обнаружила, что изменения в устойчивости коррелируют с наличием и типом мобильного геномного элемента SXT ICE (конъюгативный элемент), известного своей ролью в устойчивости холеры к антибиотикам.

• Разные версии SXT ICE защищают от разных фагов.
• Фаги, в свою очередь, могут эволюционировать, чтобы преодолеть эту защиту — найден новый фаг-кодируемый белок, блокирующий действие одного из самых распространённых SXT ICE.
• Анализ 2600 геномов холеры показал, что SXT ICE, обеспечивающие устойчивость к фагам, широко распространены и новые варианты могут быстро становиться доминирующими.

Фаги как триггер распространения устойчивости

SXT ICE могут быстро передаваться между бактериями посредством горизонтального переноса генов (HGT). Исследование подтвердило, что инфекция фагами служит сигналом стресса, который стимулирует передачу SXT ICE. Получатель элемента становится устойчивым и к фагам, и к антибиотикам.

"Когда клетка холеры заражается фагами, это стимулирует передачу SXT ICE, что делает бактерию-реципиент устойчивой как к фагам, так и к антибиотикам", — объясняет ведущий автор Кристен ЛеГо.

Последствия для фаговой терапии

Открытие предостерегает от применения фагов для лечения инфекций, вызванных бактериями, несущими SXT ICE.

• Применение определённых антибиотиков или фагов может стимулировать распространение SXT ICE, создавая проблемы с лечением.
• Устойчивость бактерий к терапевтическим фагам — потенциально серьёзная проблема.
• Однако понимание механизмов взаимодействия открывает путь для улучшения терапии, например, с помощью генетически модифицированных фагов, экспрессирующих ингибирующие белки.

Исследование, опубликованное в Science, подчёркивает, что эффективное лечение должно основываться на фундаментальном понимании генетики и эволюционных взаимоотношений конкретного патогена и его фагов.