Большинство экспериментов, связанных с фаготерапией, начинаются и заканчиваются «в пробирке» – на культуре бактерий-мишеней. Такие условия имеют мало общего с реальной ситуацией в организме человека и животных. Поэтому ученые создали* модель, позволяющую имитировать микросреду человеческого организма, в которой собственно и происходит колонизация бактериями. В опытах на этой модели было показано, что в условиях организма колония кишечной палочки не развивает устойчивости к бактериофагам, как это нередко происходит «в пробирке», и фаги успешно уничтожают большинство микроорганизмов-мишеней.

Из-за быстрого распространения штаммов бактерий, устойчивых к современным антимикробным средствам, ученые и клиницисты все больше внимания уделяют бактериофагам – вирусам бактерий, являющимся одной из эффективных и безопасных альтернатив антибиотикам. Описано множество случаев успешного лечения бактериофагами антибиотикорезистентных инфекций. Однако из-за ряда ограничений в испытаниях и применении фаги не используются массово в большинстве западных стран. Одна из проблем связана с тем, что в лабораторных условиях сложно воспроизвести, как ведут себя фаги в условиях организма. Обычно эксперименты начинаются с исследования влияния фагов на культуру бактерий в чашках Петри. Здесь бактерии взаимодействуют друг с другом и быстро эволюционируют, развивая устойчивость к испытываемым фагам. Однако чашки Петри не воспроизводят условий, в которых бактерии существуют в различных органах, где есть собственная «микросреда» - кровеносные сосуды, рельеф ​​и т.д.

Ученые из Университета Эксетера разработали* метод воспроизведения этой микросреды, в которой одна бактерия может колонизировать определенный участок. Здесь она не смешивается со многими другими бактериями, и здесь она встречается с бактериофагом, специфичным к ней. С использованием нового метода, ученые обнаружили, что в такой микросреде кишечная палочка (Escherichia coli) – бактерия, часто вызывающая пищевые отравления, не приобретает генетической стойкости к фагам и фагам удается уничтожить большую часть колонии.

Руководитель исследования доктор Стефано Паглиара отметил, что атибиотикорезистентность может оказаться более страшным убийцей, чем COVID-19, если мы не найдем новых путей борьбы с бактериальными инфекциями. Фаготерапия, по его мнению, обладает большим потенциалом, и если она однажды станет частью рутинной клинической практики, то поможет спасти тысячи жизней.

Статья, опубликованная в журнале PLoS Biology, закладывает основы понимания того, как среда влияет на взаимодействие фагов и бактерий, а это крайне необходимо для разработки эффективных препаратов для фаготерапии.

Исследование также показало, что некоторые бактерии в микросреде выживают, не приобретая при этом генетической устойчивости к фагам. А бактерии выживают благодаря меньшему количеству фаговых рецепторов на собственной поверхности. Авторы работы указывают на то, что, увеличивая количество фаговых рецепторов на поверхности бактерии, можно повысить эффективность фаготерапии. Следовательно, нужно искать пути увеличения количества рецепторов.

* 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