Обезвреживание бактерий с помощью слизи и бактериофагов

Миллионы людей ежегодно получают лечение антибиотиками от инфекций или в профилактических целях. Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) сообщают, что ежегодно не менее 2.8 миллиона человек заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями. Лечение таких инфекций дорого и трудоемко. Две группы ученых, финансируемых NIBIB, работают над поиском альтернативных решений.

Как насморк борется с бактериями?

Слизь выстилает многие проходы в организме, например, пищеварительную систему. Исследователи из MIT обнаружили, что сахара (гликаны) в слизи помогают контролировать и обезвреживать микробы.

Муцины — гелеобразующий компонент слизи — покрыты гликанами. Известно, что они подавляют образование биопленки, с которой трудно бороться антибиотиками. Исследование, опубликованное в Nature Microbiology, обнаружило более широкий спектр функций гликанов. Ученые считают, что можно не убивать микробы, а лишать их инфекционности.

"Антибиотики становятся менее эффективными. Нам нужно использовать естественные защитные механизмы", — сказал Дэвид Рампулла, Ph.D., директор программы NIBIB.

Команда MIT под руководством Катарины Риббек, Ph.D., выяснила, что слизь не убивает бактерии, а усмиряет патогены, позволяя иммунной системе вступить в борьбу. Ключевым компонентом, отвечающим за это, оказались гликаны.

Исследование было сосредоточено на бактерии P. aeruginosa. Аспирантка Келси Уилер обнаружила, что гликаны делают бактерии менее опасными, подавляя генетические пути, ответственные за:

• бактериальную коммуникацию,
• способность к скоплению,
• выработку токсинов.

"Мы можем создать альтернативные терапевтические подходы, которые используют не антибиотики для уничтожения микробов, а природную форму биоинженерии — слизь", — сказала Риббек.

Следующие шаги — расшифровать "гликановый код" (какие гликаны обезвреживают конкретный патоген) и понять, как микробы могут чувствовать гликаны и пытаться избежать их. Риббек считает, что гликаны играют важную роль в поддержании микробиома.

Создание вирусов для борьбы с устойчивыми бактериями

Тимоти Лу, Ph.D., доцент MIT, работает над другим альтернативным подходом — инженерией бактериофагов (фагов) для уничтожения различных штаммов E. coli.

Антибиотики обычно ингибируют ферменты, контролирующие рост бактерий. Фаги убивают бактерии по-другому: они связываются со специфическим рецептором на бактерии, вводят в нее свой генетический материал, который реплицируется и в конечном итоге убивает бактерию.

"Использование фагов для лечения устойчивых инфекций — не новая концепция", — сказал Лу. Можно провести масштабный скрининг для выявления природных фагов, убивающих определенные бактерии. "Но в итоге вы получите разнородную группу фагов, которую будет сложно производить и масштабировать коммерчески выгодным и воспроизводимым способом".

Работа Лу направлена на создание универсальных, легко производимых фаговых терапевтических средств.