Технология редактирования фагов может привести к альтернативным методам лечения устойчивых к антибиотикам бактерий

Ученые из Институтов Гладстоуна разработали новую технологию для редактирования геномов бактериофагов (фагов) — вирусов, убивающих бактерии. Это может стать основой для создания эффективных методов фаговой терапии против инфекций, устойчивых к антибиотикам.

Проблема устойчивости к антибиотикам

Ежегодно в США регистрируется около 2,8 миллиона инфекций, вызванных устойчивыми к антибиотикам бактериями. В отличие от антибиотиков, которые действуют широко, фаги высокоспецифичны к конкретным штаммам бактерий. Хотя фаги уже использовались для лечения пациентов с опасными инфекциями, разработка таких методов сложна, требует много времени и трудно масштабируется.

Новая технология: рекомбитроны

Исследователи во главе с Сетом Шипманом (Nature Biotechnology) создали платформу для быстрого и эффективного редактирования геномов фагов. Технология основана на молекулах ретронах, которые происходят из бактериальных иммунных систем и действуют как фабрики по производству ДНК внутри клеток.

Ученые запрограммировали ретроны на производство нужных последовательностей ДНК для редактирования фагов, создав систему «рекомбитроны». Затем они поместили эти рекомбитроны в колонии бактерий. Когда фаги заражали такие колонии, они интегрировали произведенные ретронами последовательности ДНК в свои собственные геномы.

Непрерывное редактирование

Чем дольше фаги заражали колонию бактерий с рекомбитронами, тем большее количество их геномов редактировалось. Разные бактерии в колонии можно было запрограммировать разными рекомбитронами, и фаги приобретали множественные правки по мере заражения.

«Фаг, перескакивая с бактерии на бактерию, подбирает разные правки», — говорит Шипман. — «Сделать множественные правки в фагах раньше было невероятно сложно. Теперь вы просто бросаете несколько фагов в эти культуры, ждете некоторое время и получаете фаги с множественными правками».

Платформа для скрининга фагов

Система позволяет не только целенаправленно редактировать фаги для оптимизации их терапевтического потенциала, но и создавать разнообразные коллекции фагов для исследований. Если фаги заражают колонию с множеством рекомбитронов в течение короткого времени, разные фаги приобретают разные комбинации правок. Такие коллекции можно сравнивать для изучения того, как гены взаимодействуют или какие модификации делают фаг более эффективным убийцей бактерий.

Будущее технологии

Команда работает над увеличением количества различных рекомбитронов, которые можно поместить в одну бактериальную колонию. В перспективе это позволит вносить миллионы комбинаций правок в фаги для создания огромных библиотек скрининга.

«Мы хотим масштабировать это достаточно, чтобы начать предсказывать, какие варианты фагов будут работать против тех или иных бактериальных инфекций», — говорит Шипман.