Вирусы-шпионы: биологи превратили подслушивающие вирусы в бактериальных убийц

Молекулярные биологи из Принстона Бонни Басслер и аспирант Джастин Силп идентифицировали вирус VP882, который может "подслушивать" общение бактерий. Затем они нашли способ использовать это, чтобы заставить вирус атаковать бактериальные заболевания, такие как E. coli и холера.

"Идея о том, что вирус обнаруживает молекулу, которую бактерии используют для коммуникации, — это совершенно ново", — сказала Басслер. "Джастин обнаружил этот первый естественный случай, а затем перепроектировал этот вирус так, чтобы он мог реагировать на любой сенсорный сигнал по выбору, а не только на молекулу коммуникации, и тогда вирус убивает по команде".

Вирус может принять только одно решение: остаться в хозяине или убить хозяина. VP882 нашёл способ снизить риск решения "убить": он "слушает", когда бактерии объявляют, что они в толпе, повышая шансы, что выпущенные вирусы сразу встретят новых хозяев. "Это блестяще и коварно!" — сказала Басслер.

Басслер ранее открыла, что бактерии могут общаться и чувствовать присутствие друг друга, и ждут установления кворума, прежде чем действовать сообща. Но она не предполагала, что вирус может подслушивать это общение.

"Плюс, работа Джастина показывает, что эти молекулы кворум-сенсинга передают информацию через границы царств". Вирусы не в том же царстве, что бактерии. То, что такие радикально разные организмы могут обнаруживать и интерпретировать сигналы друг друга, просто невероятно.

После обнаружения первых свидетельств такого "межцарственного подслушивания" Силп начал искать больше — и нашёл. "Он только что основал совершенно новую область", — сказала Басслер. "Он обнаружил первый случай, а затем, с этим открытием в руках, стал искать глубже и нашёл целый набор вирусов, обладающих схожими способностями".

От шпиона к убийце

Как только Силп продемонстрировал, что VP882 подслушивает, он начал экспериментировать, чтобы обмануть вирус, заставив его убивать по команде, — превратить хищника в убийцу.

VP882 — не первый вирус, используемый в качестве противомикробного средства. Вирусы, охотящиеся на бактерии, называются "фагами", а "фаговая терапия" — известная медицинская стратегия. Но VP882 — первый фаг, который использует подслушивание, чтобы знать, когда оптимально убивать свои цели. Эксперименты Силпа с сальмонеллой и другими болезнетворными бактериями стали первым случаем использования межцарственной коммуникации в фаговой терапии.

Кроме того, этот вирус обладает огромным потенциалом в качестве терапевтического инструмента, потому что он не действует как типичный вирус, сказала Басслер. Большинство вирусов могут инфицировать только очень специфический тип клеток. Но вирус VP882 имеет "исключительно широкий спектр хозяев". Пока Силп провёл только "доказательные" тесты с тремя неродственными бактериями: Vibrio cholerae (холера), сальмонелла и E. coli. Эти заболевания эволюционировали отдельно в течение сотен миллионов лет, поэтому, если они все восприимчивы к этому убийце, это предполагает, что восприимчивых бактерий может быть гораздо больше.

Открытие

Басслер отдаёт всё credit за открытие Силпу. Обнаружив новый ген кворум-сенсинга у V. cholerae, он решил поискать этот ген в геномных базах данных. Помимо некоторых родственных штаммов, база данных показала, что ровно один вирус также имел этот ген. "Его была безумная идея, потому что никогда не было доказательств, что вирус подслушивает информацию бактериального хозяина... Но в этой лаборатории строили карьеру на безумных идеях".

Исследование "A Host-Produced Quorum-Sensing Autoinducer Controls a Phage Lysis-Lysogeny Decision" Джастина Силпа и Бонни Басслер будет опубликовано в выпуске Cell от 10 января и выпущено онлайн 13 декабря.