Команда биоинженеров Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали новые средства для убийства вредных бактерий.
Глобальное повышение устойчивости к антибиотикам является растущей угрозой для здоровья населения, повреждая нашу способность бороться с смертоносными инфекциями, такими как туберкулез. Более того, усилия биологов по разработке новых антибиотиков не успевают в связи с этим быстрым ростом резистентности микроорганизмов.
Ведущий автор James Collins говорит, что бактериофаги — вирусы, которые заражают и убивают бактерии, использовались в течение многих лет для лечения инфекций.В отличие от традиционных антибиотиков широкого спектра действия, эти вирусы ориентированы на конкретные бактерии, не причиняя ущерб нормальной микрофлоре организма. Но бактериофаги могут также вызвать потенциально опасные побочные эффекты. Использование бактериофагов может способствовать высвобождению вредных токсинов из клетки, а это может привести к сепсису и даже смерти в некоторых случаях, объясняет Collins.
В своих новых экспериментах исследователи использовали синтетические методы биологии для разработки частиц, называемых фагмидами.Эти частицы заражают бактерии небольшими молекулами ДНК, известных как плазмиды, которые способны к репликации, независимы от клетки-хозяина.
При попадании в клетку, плазмиды, сконструированные для экспрессии различных белков или пептидов, становятся токсичными для бактерий, говорит Collins. «Мы систематически искали различные антимикробные пептиды и бактериальные токсины, и показали, что, когда вы объединяете несколько из них в фагмиды, вы можете убить огромное большинство клеток в культуре». При этом токсины предназначены разрушать различные клеточные процессы, такие как бактериальная репликация, в результате чего происходит смерть клетки без открытого разрыва.
Collins отмечает, что фагмиды – целенаправленное воздействие, они инфицируют только конкретные виды бактерий. «Вы можете использовать это средство, чтобы убить конкретные виды бактерий, щадя остальной микробиом». Исследователи проконтролировали реакцию бактерий на повторное реинфекцию фагмидами и не видели признаков значительной устойчивости к частиц.«Это означает, что вы можете сделать несколько раундов доставки фагмидов, чтобы получить более эффективную терапию», говорят биологи.
Collins признает, что бактерии, в конечном итоге, все же развивают устойчивость к любому стрессу, но исследования показывают, что им нужно гораздо больше времени, чтобы выработать устойчивость к фагмидам, чем к обычной терапии бактериофагами. Исследователи планируют расширить свою платформу, разработав широкий спектр фагмид.До сих пор они экспериментироавли с набором конкретных фагемидов противЕ.палочки, но теперь надеются создать частицы, способные убивать болезнетворные микроорганизмы, такие какClostridium difficileи возбудителя холерыVibrio cholerea.