Превратили врагов в защитников: ученые решили заменить неработающие антибиотики вирусами

Поскольку устойчивые к антибиотикам бактерии продолжают представлять значительную угрозу для здоровья населения планеты, ученые все чаще обращаются к альтернативным методам борьбы с этими патогенами. Одним из перспективных и необычных решений оказались бактериофаги, или фаги, — вирусы, которые целенаправленно поражают бактерии, оставляя клетки человека невредимыми, пишет The Conversation.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!

Фаги известны уже более века, но их использование было отодвинуто на второй план с появлением антибиотиков. Однако с ростом устойчивости к антибиотикам они все чаще стали рассматриваться как мощный инструмент в борьбе с бактериальными инфекциями. Фаги внедряют свой генетический материал в бактериальную клетку, захватывают ее механизм для самовоспроизведения и в конечном итоге заставляют бактериальную клетку лопаться, высвобождая новые фаги для заражения других бактерий. Этот процесс очень специфичен, поскольку фаги обычно заражают только определенные типы бактерий, что делает их целевой формой противомикробного лечения, объясняет Нильс Биркхольц, постдокторский научный сотрудник по молекулярной микробиологии Университета Отаго.

Недавнее исследование ученых, опубликованное в журнале Nature и автором которого является Биркхольц, было направлено на понимание того, как фаги преодолевают бактериальную защиту, в частности, с помощью анти-CRISPR белков, которые могут отключить бактериальную CRISPR систему — защитный механизм, который бактерии используют для разрезания чужеродной ДНК, например, фагов. Одной из проблем при использовании фагов против устойчивых к антибиотикам бактерий являются естественные системы защиты, которые развились у бактерий, говорит Биркхольц.

Системы CRISPR, которые более известны благодаря своей роли в технологиях редактирования генов, действуют как иммунная система бактерий, нацеливаясь и разрезая ДНК вторгшихся фагов. Однако фаги выработали собственные контрмеры в виде анти-CRISPR белков, которые ингибируют CRISPR-системы, позволяя фагам обходить эти защитные механизмы и продолжать атаку на бактериальную клетку. Исследования этих белков показали, что они должны тщательно регулироваться внутри фага, чтобы избежать перепроизводства, которое может нанести вред способности фага к репликации. Эта регуляция осуществляется с помощью особых белков, известных как анти-CRISPR-ассоциированные (Aca) белки, которые обеспечивают увеличение производства анти-CRISPR только в случае необходимости, а затем быстро снижают его, чтобы сохранить ресурсы для репликации фага.

Открытие того, что белки Aca могут регулировать производство анти-CRISPR как на транскрипционном, так и на трансляционном уровнях, добавляет новый слой понимания того, как фаги контролируют эти важнейшие процессы и заставило ученых по новому взглянуть на их потенциальное применение там, где антибиотики не справляются, заявил Биркхольц.

Последствия этого исследования довольно значительны как для природных экосистем, так и для разработки лекарств на основе фагов. Лучше понимая сложные механизмы их контроля, ученые смогут улучшить дизайн терапий для более эффективной борьбы с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Эти знания могут сыграть решающую роль в продолжающейся борьбе с бактериальными патогенами, которые больше не реагируют на традиционные методы лечения, что в перспективе приведет к созданию спасительных методов лечения, буквально спасая все человечество.

Ранее Фокус писал о том, как неудавшийся антибиотик превратили в средство от сорняков. Ученые переработали неудачный антибиотик в мощное оружие против инвазивных сорняков, дав надежду фермерам, борющимся с растущей устойчивостью к гербицидам.

Также Фокус писал о том, что устойчивые к антибиотикам бактерии процветают в больницах. Проведя подробное исследование сточных вод в лечебных учреждениях, ученые выявили места, кишащие вредными бактериями. И что еще хуже – многие из них устойчивы к антибиотикам.

Важно! Эта статья основана на последних научных и медицинских исследованиях и не противоречит им. Текст носит исключительно информационный характер и не содержит медицинских советов. Для установления диагноза обязательно обратитесь к врачу.