Обнаружен возможный «троянский конь» для лечения устойчивых бактериальных инфекций

Бактерии можно обмануть, заставив их посылать сигналы смерти, чтобы остановить рост их скользких защитных «домов» — биоплёнок, ведущих к смертельным инфекциям.

Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили, что можно использовать специальные мессенджеры, названные внеклеточными везикулами смерти (death extracellular vesicles, D-EVs), чтобы уменьшить рост бактериальных сообществ на до 99,99% в лабораторных экспериментах. Это открытие, опубликованное в журнале Biofilm, может в будущем стать альтернативой антибиотикам.

«Добавляя эти везикулы смерти в бактериальную среду, мы как бы обманываем бактериальные клетки. Клетки не знают, какого типа везикулы они поглощают, но принимают их, потому что привыкли забирать их из окружающей среды. После этого физиологические сигналы внутри клеток меняются с роста на смерть», — объяснила первый автор статьи Мавра Гамаль Саад.

Проблема устойчивости к антибиотикам растёт во всём мире. Часть бактерий в биоплёнке может пережить лечение антибиотиками, что приводит к хроническим инфекциям.

Ключевую роль в управлении ростом биоплёнки играют внеклеточные везикулы — крошечные пузырьки размером 30–50 нанометров, которые действуют как система межклеточной коммуникации.

В этом исследовании учёные выделили везикулы из бактерий, вызывающих пневмонию. Они обнаружили, что бактерии сначала выделяют везикулы роста (growth EVs), дающие инструкции для роста биоплёнки, а позже, в зависимости от условий, отправляют везикулы смерти (death EVs) с инструкциями остановить рост.

Исследователи смогли использовать эти «везикулы смерти», чтобы обмануть бактерии и заставить их уничтожить биоплёнку на всех стадиях её роста. Поскольку D-EVs являются естественным продуктом бактерий и имеют ту же структуру клеточной стенки, они легко проникают в биоплёнку, не распознаваясь как враг.

«Обманывая бактерии этими везикулами смерти, мы можем контролировать их поведение, не давая им шанса развить устойчивость. Поведение биоплёнки просто изменилось с роста на смерть», — сказала Саад.

Соответствующий автор работы, профессор Вэнь-Цзи Дун, отметил, что изначально считалось, что все везикулы способствуют росту клеток. Обнаружение того, что старые биоплёнки посылают сигналы к самоуничтожению, стало неожиданностью.

«Теперь мы обращаем внимание на внеклеточные везикулы, выделяемые старыми биоплёнками, потому что у них есть терапевтический потенциал», — заключил он.