Учёные нашли новые способы лечения хронических инфекций

Исследователи из Университета Бингемтона (Университет штата Нью-Йорк) определили три ключевых регулятора, необходимых для формирования и развития биоплёнок. Это открытие может привести к новым методам лечения хронических инфекций.

Биоплёнки — сообщества бактерий в самопроизводимой слизи — можно обнаружить почти везде, где встречаются твёрдые тела и жидкости: в природе, больницах или промышленных условиях. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, биоплёнки участвуют в более чем 80% хронических воспалительных и инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями, включая инфекции уха, желудочно-кишечные язвы, инфекции мочевыводящих путей и лёгочные инфекции у пациентов с муковисцидозом.

Биоплёнки трудно уничтожить обычными противомикробными средствами, поскольку они могут быть почти в 1500 раз более устойчивыми к антибиотикам, чем планктонные, свободно плавающие клетки. Биоплёнки также представляют постоянную проблему во многих промышленных процессах, включая сети распределения питьевой воды и производство.

Кэрин Зауэр, доцент биологии в Университете Бингемтона, и аспирантка Ольга Петрова опубликовали свои выводы о ключевых регуляторных событиях, необходимых для формирования и развития биоплёнок Pseudomonas aeruginosa, в рецензируемом открытом журнале PLoS Pathogens.

«Мы нашли путь, как контролируется формирование биоплёнок. Если мы сможем понять, как использовать эту вновь обнаруженную генетическую программу, мы сможем вмешаться в формирование биоплёнок и либо предотвращать, либо более успешно лечить инфекции, связанные с ними».

Pseudomonas aeruginosa, оппортунистическая патогенная бактерия, считается одной из основных причин смерти пациентов с муковисцидозом.

Петрова задокументировала ранее неизвестную генетическую программу, состоящую из нескольких регуляторов, изучая изменения в паттернах фосфорилирования у Pseudomonas aeruginosa. Эти регуляторы можно использовать не только для остановки развития биоплёнок на различных стадиях роста, но и для возврата сформировавшихся биоплёнок на более раннюю стадию развития.

«Проблема хронической инфекции в том, что ваша иммунная система пытается очистить инфекцию, но не может. И чем дольше длится хроническая инфекция, тем больше повреждений будет нанесено тканям в месте инфекции. Это происходит потому, что иммунный ответ часто включает высвобождение токсичных соединений, которые не влияют на биоплёнки, но могут повредить окружающие ткани».

Исследования Зауэр мотивированы ключевыми вопросами: «Можем ли мы перехитрить биоплёнки? Можем ли мы повлиять на устойчивость биоплёнок к антибиотикам? Можем ли мы понять, как предотвратить формирование биоплёнок и их устойчивость к антибиотикам?»

Некоторые недавние открытия, кажется, дают утвердительный ответ. Помимо регуляторов, необходимых для формирования биоплёнок, Зауэр и её команда недавно определили регулятор, который экспрессируется только в биоплёнках и, по-видимому, отвечает за регуляцию устойчивости к антибиотикам.

«Теперь мы можем модулировать устойчивость биоплёнок, сверхэкспрессируя или инактивируя этот конкретный регулятор. Мы надеемся использовать эти открытия для лечения инфекций, вмешиваясь в способ роста биоплёнок и возвращая их в состояние, когда с ними легче бороться».

Исследования Зауэр поддерживаются Национальными институтами здравоохранения (NIH), которые выделили ей более 3 миллионов долларов, и Армейским исследовательским управлением. Её два основных проекта, финансируемых NIH, изучают разные аспекты биоплёнок. Один фокусируется на устойчивости к антибиотикам и механизме, стоящем за ней; другой — на дисперсии, процессе распада биоплёнки на отдельные бактериальные клетки.

«Диспергированные клетки — или планктонные клетки — лечить гораздо проще. Мы хотим понять, как бактерии решают, когда покинуть биоплёнку. Мы можем использовать это как способ лечения хронических инфекций».