Препаратный ресурс: «пожиратель» бактерий совершит переворот в терапии туберкулеза
Как открытие ученых поможет бороться с опасными заболеваниями
EN
Ученые открыли и описали новый вирус, способный уничтожать микобактерии, среди которых возбудители таких опасных заболеваний, как туберкулез и проказа. Обнаруженный вирус — микобактериофаг Vic9 — первый из выделенных на территории России. Это важное научное достижение, которое может положить начало созданию нового препарата против туберкулеза, рассказали «Известиям» в НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.Н. Габричевского. Однако ученым предстоит еще много работы для создания эффективного препарата.
Как бактериофаги убивают патогены
Ученые из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства с коллегами открыли и описали новый бактериальный вирус — микобактериофаг Vic9. По их словам, бактериальные инфекции — одна из самых распространенных причин смертности во всем мире. При этом среди возбудителей все чаще встречаются разновидности, устойчивые к антибиотикам. Для некоторых форм туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью вероятность успешного лечения на сегодняшний день составляет не более 68%. Альтернативой или дополнением к традиционному лечению антибиотиками может стать фаготерапия — метод, при котором опасных бактерий заражают специальными вирусами — бактериофагами.
Фаги проникают в клетки бактерий, разрушают их изнутри, одновременно размножаясь и образуя новое поколение вирусов. При этом они, как правило, нацелены на один бактериальный вид или даже штамм патогена (штамм — это вариант с особенными свойствами). Это делает фаги безопасными для пациента и его нормальной микрофлоры. Однако для подбора эффективного лечения важно располагать обширной коллекцией хорошо изученных бактериофагов. При этом необходимо знать, как устроен их жизненный цикл и какие бактерии они поражают.
Исследователи выделили Vic9 из образцов почвы с помощью бактерии Mycobacterium smegmatis. Этот микроорганизм часто используют в исследованиях, потому что он генетически близок туберкулезной палочке, но при этом безопасен для человека. Для получения бактериофага исследователи использовали метод накопительных культур: в раствор, содержащий частицы вируса из природы, но очищенный от всех микроорганизмов, добавили выбранную культуру. Это позволило размножиться только фагам, нацеленным на данную бактерию, среди которых был Vic9.
— Кроме Vic9 мы выделили еще около 20 фагов, в том числе те, которые демонстрируют высокую активность против туберкулезной палочки. Мы планируем использовать разработанную систему методов, включая анализ жизненного цикла, для их детального исследования и пополнения нашей коллекции. Кроме того, требует внимания механизм, с помощью которого микобактерии уклоняются от иммунного ответа. Они могут выживать внутри макрофагов — иммунных клеток, предназначенных для их уничтожения. Возбудители туберкулеза также способны переходить в состояние, устойчивое к стандартной терапии. Мы хотим исследовать, как фаги будут воздействовать на микобактерии в таких защищенных условиях, — рассказал участник исследования завлабораторией молекулярной генетики микроорганизмов ФНКЦ физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА России Егор Шитиков.
Как новый фаг поможет бороться с туберкулезом
С помощью электронного микроскопа ученые определили, что Vic9 устроен как типичный микобактериофаг с головкой, содержащей генетический материал, и длинным хвостом, который он использует для прикрепления к бактерии. Также авторы изучили жизненный цикл фага и его способность убивать разные микобактерии.
Авторы расшифровали геном Vic9 и сравнили его с генетическими последовательностями других бактериофагов. Результаты показали, что он входит в одну из ранее описанных групп вирусов микобактерий. При этом Vic9 оказался первым представителем этой группы, обнаруженным на территории Евразии. Другие подобные бактериофаги ранее выделялись лишь в США и Бразилии. Кроме того, ученые выявили в геноме несколько уникальных генов, которых нет у других похожих фагов. Эти особенности помогут понять, как эволюционируют фаги, приспосабливаясь к новым хозяевам, и как они взаимодействуют с бактериями. Авторы планируют детальнее изучить обнаруженные гены, чтобы определить, за выработку каких белков они отвечают и какие преимущества это дает бактериофагу.
Исследователи планируют пополнять коллекцию описанных фагов, что в дальнейшем позволит рассматривать фаготерапию в качестве альтернативного метода лечения туберкулеза и других опасных заболеваний, вызываемых микобактериями.
Бактериофаги — это особые вирусы, которые заражают и уничтожают бактерии. Они созданы самой природой и широко распространены на нашей планете. Их особые свойства уже много лет используются в медицине как дополнение или в ряде случаев альтернатива антибактериальным препаратам, рассказал «Известиям» руководитель лаборатории клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов Московского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора Алексей Вооробьев.
— На фоне проблемы антибиотикорезистентности поиск новых путей борьбы с бактериальными инфекциями является чрезвычайно актуальным направлением. Бактериофаги зарекомендовали себя как эффективные противомикробные агенты, не только обладающие активностью в отношении антибиотикорезистентных штаммов бактерий, но и безопасные для человека. Выделение бактериофага Vic9 может стать «отправной точкой» в создании нового лекарственного препарата на основе бактериофагов для терапии туберкулеза, — сказал эксперт.
Выделение бактериофага Vic9 — важное научное достижение, подчеркнул эксперт. Научному коллективу еще предстоит провести значительный комплекс испытаний для получения научных данных, которые могут быть использованы при выделении новых бактериофагов микобактерий и разработке препаратов на их основе.
Микобактерии, и туберкулез в частности, достаточно хитрые бактерии, сказал научный сотрудник Института изучения старения Российского государственного научно-клинического центра РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России Михаил Болков. Фактически они могут жить внутри иммунных клеток в очаге инфицирования, вдвойне защищаясь от иммунитета. Кроме того, длительная история лечения туберкулеза различными антибиотиками привела к селекции устойчивых к терапии форм бактерий.
— В наше время бактериофагам уделяется мало внимания из-за того, что бактерии тоже умеют вырабатывать к ним устойчивость, это известный сегодня механизм CRISPR/Cas, который стали использовать в генетической инженерии. Но сами по себе фаги не бесполезны, и если их правильно применять, то это может оказаться эффективным дополнением к химиотерапии туберкулеза, — отметил эксперт.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Frontiers in Microbiology.
