Всемирная организация здравоохранения включила устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) в десятку главных глобальных угроз общественному здравоохранению. Супербактерии, неуязвимые для антибиотиков, уже становятся причиной более миллиона смертей в год по всему миру, и эта цифра продолжает расти. УПП делает лечение распространенных инфекций все более сложной, а порой и невозможной задачей.
Решение этой проблемы может лежать в области фаговой терапии — использования вирусов, называемых фагами, которые естественным образом охотятся на бактерий. Этот процесс борьбы между вирусами и бактериями длится миллиарды лет. Фаги обладают высокой специфичностью и способны находить и уничтожать конкретные штаммы бактерий, включая те, что выработали устойчивость ко всем известным лекарствам.
Практика применения фаговой терапии уже демонстрирует свою эффективность. В Великобритании были зафиксированы успешные случаи использования фагов в рамках «терапии отчаяния», когда врачам удавалось полностью излечивать инфекции у пациентов, которым не помог ни один антибиотик.
Однако бактерии не являются пассивными жертвами. В ходе эволюционной гонки вооружений они разработали сложные защитные механизмы для обнаружения и уничтожения фагов. Среди этих стратегий — разрезание вирусной ДНК, блокирование проникновения фага в клетку и запуск внутреннего механизма самоуничтожения, чтобы остановить репликацию вируса.
Недавнее исследование, опубликованное в научном журнале Cell, описывает ранее неизвестную систему защиты бактерий, получившую название Kiwa. Эта система действует как датчик, встроенный в мембрану бактерии. Предполагается, что Kiwa реагирует на механическое напряжение, возникающее, когда фаг прикрепляется к поверхности клетки и вводит в нее свою ДНК.
После активации система Kiwa блокирует способность фага производить новые вирусные компоненты. Этот механизм эффективно останавливает инфекцию на самой ранней стадии, не давая вирусу возможности размножиться внутри бактериальной клетки. Открытие проливает свет на «правила игры» в этой древней войне.
Фаги, в свою очередь, постоянно развивают контрмеры для обхода бактериальной защиты. В ходе исследований были выявлены две ключевые стратегии противодействия таким системам, как Kiwa. Первая — уклонение: некоторые фаги приобретали небольшие мутации в белках, которые они используют для прикрепления к бактерии, что позволяло им не активировать защитную систему.
Вторая стратегия — прорыв. Другие фаги несли мутации в вирусном белке, которые позволяли им продолжать репликацию даже после того, как защитная система бактерии была запущена. Эти вирусы научились игнорировать сигналы тревоги и продолжали размножаться, разрушая клетку изнутри.
Чтобы фаговая терапия перешла от метода проб и ошибок к точной медицине, необходимо глубокое понимание этих механизмов взаимодействия. Изучение таких систем, как Kiwa, позволяет ученым прогнозировать, какие именно фаги будут эффективны против конкретных бактерий, обладающих определенными защитными системами.
Для достижения этой цели в Великобритании и за ее пределами был запущен проект по сбору коллекции фагов. Ученые каталогизируют вирусы из самых разных источников, включая образцы грязной воды, предоставленные общественностью. На данный момент в коллекции насчитывается уже более 600 типов фагов.
Конечная цель этого проекта — создание обширного ресурса, который позволит подбирать идеальный природный фаг для лечения конкретной инфекции. В будущем эти знания помогут инженерам создавать искусственные фаги, специально настроенные на преодоление известных защитных механизмов супербактерий.
Изображение носит иллюстративный характер
Решение этой проблемы может лежать в области фаговой терапии — использования вирусов, называемых фагами, которые естественным образом охотятся на бактерий. Этот процесс борьбы между вирусами и бактериями длится миллиарды лет. Фаги обладают высокой специфичностью и способны находить и уничтожать конкретные штаммы бактерий, включая те, что выработали устойчивость ко всем известным лекарствам.
Практика применения фаговой терапии уже демонстрирует свою эффективность. В Великобритании были зафиксированы успешные случаи использования фагов в рамках «терапии отчаяния», когда врачам удавалось полностью излечивать инфекции у пациентов, которым не помог ни один антибиотик.
Однако бактерии не являются пассивными жертвами. В ходе эволюционной гонки вооружений они разработали сложные защитные механизмы для обнаружения и уничтожения фагов. Среди этих стратегий — разрезание вирусной ДНК, блокирование проникновения фага в клетку и запуск внутреннего механизма самоуничтожения, чтобы остановить репликацию вируса.
Недавнее исследование, опубликованное в научном журнале Cell, описывает ранее неизвестную систему защиты бактерий, получившую название Kiwa. Эта система действует как датчик, встроенный в мембрану бактерии. Предполагается, что Kiwa реагирует на механическое напряжение, возникающее, когда фаг прикрепляется к поверхности клетки и вводит в нее свою ДНК.
После активации система Kiwa блокирует способность фага производить новые вирусные компоненты. Этот механизм эффективно останавливает инфекцию на самой ранней стадии, не давая вирусу возможности размножиться внутри бактериальной клетки. Открытие проливает свет на «правила игры» в этой древней войне.
Фаги, в свою очередь, постоянно развивают контрмеры для обхода бактериальной защиты. В ходе исследований были выявлены две ключевые стратегии противодействия таким системам, как Kiwa. Первая — уклонение: некоторые фаги приобретали небольшие мутации в белках, которые они используют для прикрепления к бактерии, что позволяло им не активировать защитную систему.
Вторая стратегия — прорыв. Другие фаги несли мутации в вирусном белке, которые позволяли им продолжать репликацию даже после того, как защитная система бактерии была запущена. Эти вирусы научились игнорировать сигналы тревоги и продолжали размножаться, разрушая клетку изнутри.
Чтобы фаговая терапия перешла от метода проб и ошибок к точной медицине, необходимо глубокое понимание этих механизмов взаимодействия. Изучение таких систем, как Kiwa, позволяет ученым прогнозировать, какие именно фаги будут эффективны против конкретных бактерий, обладающих определенными защитными системами.
Для достижения этой цели в Великобритании и за ее пределами был запущен проект по сбору коллекции фагов. Ученые каталогизируют вирусы из самых разных источников, включая образцы грязной воды, предоставленные общественностью. На данный момент в коллекции насчитывается уже более 600 типов фагов.
Конечная цель этого проекта — создание обширного ресурса, который позволит подбирать идеальный природный фаг для лечения конкретной инфекции. В будущем эти знания помогут инженерам создавать искусственные фаги, специально настроенные на преодоление известных защитных механизмов супербактерий.
