Угроза устойчивости к антибиотикам возрастает, поскольку бактерии продолжают развиваться, чтобы помешать даже самым мощным современным лекарственным препаратам. К 2050 году бактерии, устойчивые к антибиотикам, могут унести более 10 миллионов жизней, поскольку существующие методы лечения окажутся неэффективными.
Бактериофаги, или «фаги», стали новым источником надежды против растущей устойчивости к антибиотикам. Игнорируемые в течение десятилетий западной наукой, фаги стали предметом повышенного внимания исследователей из-за их способности заражать и уничтожать бактериальные угрозы.
Новый проект под руководством аспиранта биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего Джошуа Борина, члена лаборатории доцента Джастина Мейера, предоставил доказательства того, что фаги, прошедшие специальную эволюционную подготовку, увеличивают свою способность подавлять бактерии. Подобно боксеру на тренировке перед титульным боем, предварительно обученные фаги продемонстрировали, что они могут отсрочить появление бактериальной резистентности.
Исследование, в котором приняли участие исследователи из Хайфского университета в Израиле и Техасского университета в Остине, опубликовано 8 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Устойчивость к антибиотикам по своей сути является эволюционной проблемой, поэтому в этой статье описывается возможное новое решение, поскольку у нас заканчиваются варианты антибиотиков», - сказал Борин. «Использование бактериальных вирусов, которые могут адаптироваться и эволюционировать в бактерии-хозяева, которых мы хотим, чтобы они заражали и убивали, - это старая идея, которая возрождается. Идея заключается в том, что враг нашего врага - наш друг».
Идея использования фагов для борьбы с бактериальными инфекциями восходит к временам, предшествовавшим Второй мировой войне. Но поскольку антибиотики стали ведущим средством лечения бактериальных инфекций, исследования фагов в отношении их терапевтического потенциала были в значительной степени забыты. Это мышление изменилось в последние годы, поскольку смертоносные бактерии продолжают развиваться, делая многие современные лекарства неэффективными.
Проект Борина был разработан для обучения специализированных фагов борьбе с бактериями до того, как они столкнутся со своей конечной бактериальной мишенью. Исследование, проведенное в лабораторных колбах, продемонстрировало действие классических эволюционных и адаптационных механизмов. Бактерии, по словам Мейера, предсказуемо переместились, чтобы противостоять атаке фагов. Разница была в подготовке. Исследование показало, что фаги, обученные в течение 28 дней, способны подавлять бактерии в 1000 раз эффективнее и в 3-8 раз дольше, чем необученные фаги.
«Обученный фаг уже испытал способы, которыми бактерии попытаются увернуться от него», - сказал Мейер.«Он «научился» в генетическом смысле. Он уже развил мутации, чтобы помочь ему противодействовать тем движениям, которые предпринимали бактерии. Мы используем собственный алгоритм улучшения фага, эволюцию путем естественного отбора, чтобы восстановить его терапевтический потенциал и решить проблему. бактерий, развивающих устойчивость к еще одному виду терапии».
В настоящее время исследователи расширяют свои выводы, чтобы исследовать, как предварительно обученные фаги действуют на бактерии, важные в клинических условиях, такие как кишечная палочка. Они также работают над тем, чтобы оценить, насколько хорошо методы обучения работают на животных моделях.
Калифорнийский университет в Сан-Диего является лидером в области исследований фагов и их клинического применения. В 2018 году Медицинский факультет университета учредил Центр инновационных применений фагов и терапии, первый специализированный центр фаговой терапии в Северной Америке.
«Мы уделяли приоритетное внимание антибиотикам с тех пор, как они были разработаны, и теперь, когда они становятся все менее и менее полезными, люди возвращаются к фагам для использования в качестве терапевтических средств», - сказал Мейер.«Большинство из нас занимается реальным проведением экспериментов, необходимых для понимания типов процедур и процессов, которые могут улучшить фаговую терапию».