Запрограмовані віруси можуть боротися зі звиканням до ліків

Шляхом програмування геномів бактеріофагів команда вчених створює нову зброю для боротьби з інфекціями

Біологічна інженерія може запрограмувати бактеріофаги на знищення різних штамів Е. coli, виробляючи мутації в протеїні, який використовують віруси, щоб приєднатися до клітин господаря. Ці запрограмовані фаги з меншою ймовірністю викликають опір у бактерій і допоможуть подолати звикання до антибіотиків.

У боротьбі з опором до антибіотиків багато вчених намагалися задіяти віруси під назвою бактеріофаги, що зустрічаються у природі, які можуть інфікувати і знищувати бактерії.

Бактеріофаги знищують бактерії за допомогою механізму, що різниться від антибіотиків, і вони можуть бути спрямовані на окремі штами, що уможливлює потенційне подолання резистентності до безлічі ліків. Утім, швидкий пошук і оптимізація певних бактеріофагів для використання проти бактерій можуть бути нелегкими.

У новому дослідженні біоінженери Масачусетського Технологічного Інституту показали, що вони можуть швидко запрограмувати бактеріофаги на знищення різних штамів E. coli шляхом утворення мутацій в протеїні вірусу, який приєднується до клітин-господарів. Дослідники виявили, що ці інженеровані бактеріофаги також з меншою ймовірністю збуджують резистентність в бактеріях.

«Як ми бачимо в новинах кожен день, бактеріальна резистентність продовжує еволюціонувати, і це збільшує проблеми для охорони здоров’я, – повідомляє Тімоті Лу, професор інженерії, інформатики та біоінженерії Масачусетського Технологічного Інституту. – Фаги являють собою зовсім інший спосіб знищення бактерій, ніж антибіотики, і стають доповненням до антибіотиків, а не спробою замінити їх».

Дослідники створили деякі модифіковані фаги, які можуть знищувати E. coli, вирощені в лабораторії. Один з новостворених фагів також зміг елімінувати два штами E. coli, резистентні до природних фагів.

Модифіковані віруси

Комісія з їжі і ліків схвалила кілька бактеріофагів для знищення шкідливих бактерій в їжі, але вони не були широко використані для лікування інфекцій, оскільки пошук фагів, що зустрічаються в природі, спрямованих на потрібний вид бактерій, може бути складним і тривалим процесом.

Щоб полегшити розвиток такого лікування, лабораторія Лу працює над модифікованими вірусами, які можна з легкістю перенаправити на різні штами бактерій або різні механізми опору.

«Ми думаємо, що фаги – прекрасний інструмент для знищення й пригнічення бактерій у комплексній екосистемі, причому цілеспрямований», – каже Лу.

У 2015 році дослідники використовували фаги з сімейства Т7, які від природи знищують E.coli, і показали, що вони можуть запрограмувати їх, щоб вціляти інші бактерії шляхом зміни в різних генах, які кодуються на протеїні, який бактеріофаги використовують, щоб зачепитися на рецептори на поверхні клітин-господарів.

Попри те, що цей підхід дійсно спрацював, дослідники хотіли знайти спосіб прискорити процес прив’язки фагів до певного типу бактерій. У їхній новій роботі вони розробили стратегію, яка дає їм змогу швидко створювати і тестувати набагато більшу кількість варіацій.

Інші цілі 

Учены тепер планують застосувати цей підхід до націлювання на інші механізми опору, які використовують E.coli, і вони також сподіваються розробити фаги, які можуть знищувати інші типи шкідливих бактерій. Дослідники також зацікавлені в застосуванні бактеріофагів як інструменту для націлювання на певні штами бактерій, які живуть в людському кишечнику і викликають проблеми зі здоров’ям. «Можливість селективно вдарити по цим шкідливим штамам дає нам безліч переваг у сфері клінічних результатів для людини», – каже Лу.