Більшість експериментів, пов’язаних із фаготерапією, починаються і закінчуються «в пробірці» - на культура бактерій-мішеней. Такі умови мають мало спільного з реальною ситуацією в організмі людей і тварин. Тому вчені створили* модель, яка дозволяє імітувати мікросередовище людського організму, в якому власне і відбувається колонізація бактеріями. В дослідах на цій моделі було показано, що в умовах організму колонія кишкової палички не розвиває стійкості то бактеріофагів, як це відбувається «у пробірці», і фаги знищують більшість мікроорганізмів-мішеней.

 Через швидке поширення штамів бактерій стійких до сучасних антимікробних засобів вчені та клініцисти все більше уваги приділяють бактеріофагам – вірусам бактерій, що є однією з ефективних та безпечних альтернатив антибіотикам. Описано чималу кількість випадків успішного лікування бактеріофагами антибіотикорезистентних інфекцій. Однак через низку обмежень у випробуваннях та застосуванні фаги не використовують масово в більшості західних країн. Одна з проблем пов’язана з тим, що в лабораторних умовах складно відтворити те, як поводяться фаги в умовах організму. Зазвичай експерименти починаються з дослідження впливу фагів на культури бактерій у чашках Петрі. Тут бактерії взаємодіють одна з одною та швидко еволюціонують, розвиваючи стійкість до фагів, які випробовуються. Однак, чашки Петрі не відтворюють умов, в яких бактерії існують в різних органах, наприклад, легенях, де є власне «мікросередовище» - кровоносні судини, альвеоли тощо.

Вчені з Університету Ексетера розробили* новий шлях відтворення цього мікросередовища, в якому одна бактерія може колонізувати певну ділянку. Тут вона не змішується з багатьма іншими бактеріями, і тут вона зустрічається з бактеріофагом, специфічним до неї. З використанням нового підходу, вчені виявили, що в такому мікросередовищі кишкова паличка (Escherichia coli) – бактерія, що часто спричиняє харчові отруєння, не набуває стійкості до фагів та фагам вдається знищити більшу частину колонії.

Керівник дослідження, доктор Стефано Пагліара, зазначив, що атибіотикорезистентність може виявитися страшнішим вбивцею, ніж COVID-19, якщо ми не знайдемо нових шляхів боротьби з бактеріальними інфекціями. Фаготерапія, на його думку, має великий потенціал, і якщо одного дня вона стане частиною рутинної клінічної практики, то допоможе врятувати тисячі життів.

Стаття, опублікована в журналі PLoS Biology, закладає основи розуміння того, як середовище впливає на взаємодію фагів і бактерій, що є необхідним для розробки ефективних препаратів для фаготерапії.

Дослідження також показало, що деякі бактерії в мікросередовищі виживають, не набуваючи при цьому генетичної стійкості до фагів. Натомість, бактерії виживають завдяки меншій кількості фагових рецепторів на власній поверхні. Автори роботи вказують на те, що збільшуючи кількість фагових рецепторів на поверхні бактерії, можна підвищити ефективність фаготерапії. Отже, треба шукати шляхи збільшення кількості рецепторів.

* Attrill EL, Claydon R, Łapińska U, Recker M et al. Individual bacteria in structured environments rely on phenotypic resistance to phage. PLOS Biology, 2021; 19 (10): e3001406. DOI: 10.1371/journal.pbio.3001406