Исследователи из Принстонского университета описали* бактериофаг VP882, который может перехватывать и интерпретировать коммуникационные сигналы бактерий, и ищут способ использовать этот феномен для повышения эффективности фаготерапии кишечник инфекций

Настоящей сенсацией в микробиологии стало открытие того, что вирус может улавливать вещества, которые бактерии используют для коммуникаций, и реагировать на них. Это открытие также стало основой для создания уникальной системы управления бактериофагами с помощью искусственных химических сигналов.

В жизни бактериофага есть два варианта: остаться в бактерии-хозяева в скрытой форме (лизогенных цикл) или убить ее (литический цикл). Во втором случае, как известно, тысячи новых фаговых частиц выходят из бактерии в поисках новых хозяев. Если рядом нет нужных им бактерий, они постепенно погибают. Фаг VP882 нашел, как снизить риск такого неутешительного сценария: он ждет, пока бактерии «объявят», что их много, и только тогда запускают литический цикл. При этом у потомков фага резко возрастают шансы найти хозяина.

Авторы работы объясняют, что когда бактериофаг находится в лизогенном состоянии, он, как все полагают, не «спит», а ждет, словно в засаде, определенные сигналы. Эти сигналы у бактерий были открыты 25 лет назад и получили название «чувства кворума». Они обеспечивают координацию действий бактерий: деление, формирование биопленок, производство экзополисахаридов, агрегацию клеток и т.п. Но до сих пор никто не мог представить, что вирусы могут эти сигналы перехватывать и интерпретировать.

Обычные бактериофаги уже много десятилетий используют для лечения бактериальных инфекций, но VP882 – это первый из обнаруженных фагов, который «выбирает» для убийства наилучший момент – когда вокруг много бактерий, к которым он специфичен. Исследователи были уверены, что такой феномен не может быть присущ только одному виду бактериофагов, и быстро нашли подобные свойства у ряда других фагов.

Изучив молекулярные механизмы, который использует VP882, ученые перепрограммировали его таким образом, чтобы он начинал литический цикл в ответ на химические сигналы, которые задаст исследователь. Более того, авторы работы утверждают, что фаг VP882, в отличие от других вирусов, не является узко специфическим и может атаковать различные неродственные виды бактерий. Так, в эксперименте VP882 «по команде» исследователей уничтожал возбудителей кишечных инфекций: Vibrio cholerae, Salmonella и E. coli.

Возможность генетически модифицировать бактериофаги таким образом, чтобы они переключались с лизогенного цикла на литический в ответ на определенную химическую «команду», может значительно расширить возможности фаготерапии.

* Silpe JE and Bassler BL. A Host-Produced Quorum-Sensing Autoinducer Controls a Phage Lysis-Lysogeny Decision // Cell, Published: December 13, 2018. DOI: 10.1016 / j.cell.2018.10.059