Использование микроскопических "жуков" для спасения пчёл

Десятилетиями медоносные пчёлы борются со смертельной болезнью, которая убивает их расплод (личинок) и приводит к гибели улья. Она называется американский гнилец, и её последствия настолько разрушительны и заразны, что часто требуется сжигать заражённые ульи.

Лечение гнильца осложнено, потому что болезнь может эволюционировать, вырабатывая устойчивость к антибиотикам и другим химическим обработкам. Потеря целых ульев не только наносит ущерб медовой индустрии, но и сокращает количество пчёл для опыления растений.

Теперь студент бакалавриата Университета Бригама Янга (BYU), финансируемый грантами ORCA, разработал естественный способ уничтожения этой напасти, и он работает: использование крошечных "убийц" — бактериофагов — для защиты пчелиного расплода от инфекции.

«Бактериофаги — самая многочисленная форма жизни на планете, и у каждого фага есть уникальная бактерия, которую он будет атаковать, — говорит Сандра Бёрнетт, профессор микробиологии и молекулярной биологии BYU. — Это делает фаги идеальным средством для лечения бактериальных заболеваний, потому что они могут нацеливаться на конкретные бактерии, не затрагивая все остальные клетки».

Хотя фаги в изобилии встречаются в природе, поиск идеального фага для задачи требует много времени. Здесь на сцену выходит студент Брайан Меррилл.

Меррилл исследует способы лечения американского гнильца с тех пор, как на первом курсе присоединился к классу «Охотники за фагами» в BYU. Ему понравился этот курс, который познакомил его с процессом идентификации фагов, и он обратился к Бёрнетт с надеждой исследовать лечение болезни под её руководством.

«Эта бактерия была проблемой для медоносных пчёл долгое время, — говорит Меррилл. — Она заражает личинок, когда они ещё крошечные. Даже несколько спор вызывают заражение, и бактерии начинают пожирать личинку изнутри. Это не вредит взрослым пчёлам, но внезапно семья не может восполнить популяцию, и улей просто погибает».

Когда ульи заражены, пчеловоды обычно обрабатывают их антибиотиками. Однако это, как правило, лишь временное решение. Если бактерии возвращаются, они, скорее всего, выработают устойчивость к антибиотикам. После этого у пчеловодов есть выбор: сжечь улей или попробовать фаговую терапию.

«Фаг — отличная альтернатива антибиотикам, и это естественная альтернатива, потому что фаги существуют в природе сами по себе, — говорит Бёрнетт. — И сама природа фага такова, что он самовоспроизводится за счёт бактерии. Он размножается, поэтому их становится больше, чтобы выследить бактерии. Затем, как только хозяин исчезает, фаг просто исчезает».

Как только они идентифицируют идеальный фаг, Бёрнетт, Меррилл и другие студенты размножают его в лаборатории, чтобы его можно было внести в улей с помощью сахарного сиропа. Как и вирус, фаг начинает заражать вредные бактерии, пока они не будут уничтожены.

После множества секвенирований генов и анализов Меррилл идентифицировал пять фагов-кандидатов для лечения пчёл, остроумно названных в честь бывших звёзд баскетбола BYU (Abouo, Davies, Emery, Jimmer1 и Jimmer2). Его результаты опубликованы в недавнем выпуске высокорейтингового биотехнологического журнала BMC Genomics.