Бактериофаги используют для лечения бактериальных инфекций уже более века, однако их терапевтический потенциал в современной медицине остается в значительной степени нереализованным. На фоне роста антибиотикорезистентности как глобальной опасности новое исследование обрисовывает технологический прорыв, способный существенно ускорить разработку фаговых препаратов.

Исследователи из New England Biolabs (NEB®) и Йельского университета создали первую полностью синтетическую систему инженерии бактериофагов для Pseudomonas aeruginosa – возбудителя с высоким уровнем стойкости к антибиотикам. В работе представлен более быстрый, более безопасный и значительно универсальный подход к конструированию бактериофагов, основанный на цифровых последовательностях ДНК, а не на использовании природно изолированных вирусов.

Создание фагов из последовательностей ДНК

Новая система базируется на платформе High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA), разработанной NEB, позволяющей собирать полные геномы бактериофагов вне клетки из коротких синтетических фрагментов ДНК. В исследовании команда сконструировала фаг P. aeruginosa из 28 синтетических фрагментов и запрограммировала новые свойства путем точечных мутаций, вставок и делеций.

Среди генетических модификаций – замена генов хвостовых фибрилл для изменения спектра бактериальных хозяев, а также вставка флуоресцентных репортерных генов, позволяющих визуализировать инфекционный процесс в режиме реального времени. Благодаря сбору фагов непосредственно из цифровых последовательностей исследователи смогли вносить все запланированные генетические изменения в один этап.

«Даже в лучших условиях инженерия бактериофагов была очень трудоемкой. Исследователи посвящали целые карьеры разработке методов модификации отдельных модельных фагов в бактериальных клетках», — отметил Энди Сиккема, первый автор исследования и научный сотрудник NEB. — Этот синтетический метод обеспечивает технологический скачок в простоте, безопасности и скорости, открывая новые возможности для биологических открытий и терапевтических разработок.