Тільки в Європі на бронхіальну астму страждає близько 30 млн осіб. Хворобу в багатьох випадках реально контролювати, але повністю вилікувати поки що не можна. Відомо, що в основі астми лежить порушення імунної відповіді у дихальних шляхах, що призводить до патологічної реакції на цілком безпечні агенти. Перспективним об'єктом досліджень, який може сприяти розумінню механізмів розвитку астми, а також розробці нових методів її лікування, є мікробіом дихальних шляхів. Вивчення бактерій та вірусів, що мешкають у дихальних шляхах здорових та хворих індивідів, а також їх зв'язки з імунними функціями організму може підказати шляхи корекції мікробіома за допомогою бактеріофагів.

Читайте також: COVID-19 та бронхіальна астма: коментують експерти GINA

У рамках великої програми наукових досліджень ЄС Horizon-2020 реалізується проект CURE – мультидисциплінарна ініціатива, яка стартувала у 2017 р. Мета проекту – використання бактеріофагів для відновлення балансу мікробіоти дихальних шляхів та нормалізації таким чином імунної функції у пацієнтів з астмою. До проекту залучено вчених із Греції, Польщі, Грузії, Швеції, Великобританії, Швейцарії, а також європейські асоціації пацієнтів із захворюваннями дихальних шляхів.

Ідея дослідження можливостей бактеріофагів у лікуванні астми виникла в результаті спостереження, що у пацієнтів з астмою у дихальних шляхах мешкає менше фагів, ніж у здорових осіб. Яку роль грають фаги? Можливо, вони повинні контролювати чисельність будь-яких бактерій у дихальних шляхах, а може відсутність фагів вказує на відсутність бактерій, які необхідні для здоров'я дихальних шляхів. Для з'ясування цього було ініційовано проект CURE.

Що планувалося?

Планувалося, що на першому етапі проекту дослідники зрівняють мікробіоми дихальних шляхів пацієнтів з астмою та здорових людей. Крім бактерій ці дослідження мали включати віруси та взаємодії віруси-бактерії. На наступному етапі планувалося побудувати модель мікробної екосистеми дихальних шляхів та вивчити вплив бактеріофагів як на неї, так і на імунну систему господаря. Далі, на основі отриманих даних, вчені планували створити бібліотеку бактеріофагів, які могли б бути корисними у лікуванні астми (цю частину проекту виконує Інститут бактеріофагів імені Георгія Еліаві у Грузії). Нарешті, планувалося створити фагові коктейлі, які б коригували мікробіом дихальних шляхів пацієнтів з астмою та полегшували перебіг захворювання або, в ідеалі, виліковували його.

Що є сьогодні?

Навесні 2020 р., у черговому звіті за проектом , автори зазначили, що половину шляху вже пройдено. Вони досліджували мікробіоми дихальних шляхів та їх кореляцію з симптомами астми та імунною відповіддю у 60 пацієнтів з астмою та 30 здорових добровольців (контроль). У кожного учасника проби з дихальних шляхів багато разів брали для спостереження за динамікою змін у мікробіоми.

Виявилося, що відмінності мікробіомів дихальних шляхів у різних людей значно більші, ніж у однієї людини в різні проміжки часу, тобто мікробіом є «персоналізованим». Домінантні сімейства мікроорганізмів (це близько 10-15% всіх видів у складі мікробіома) та їх співвідношення залишаються стабільними для кожного пацієнта. Але характерно, що для пацієнтів з астмою характерні більші варіації мікробіома в часі, ніж у здорових осіб, у яких відносно стабільний. Це узгоджується з ідеєю про те, що якщо здоров'я пов'язане зі стабільністю, то хвороба має безліч різних станів. Спостереження за динамікою мікробіома у хворих дозволило дослідникам виявити особливості, характерні для загострення астми та її відсутності.

У рамках проекту також вивчали вплив фагів на дихальні шляхи – і цілісність епітеліальних клітин, і місцеві імунні реакції. Було показано, що фаги не шкодять структурі слизової оболонки. У той же час фаги активують у дихальних шляхах клітини неспецифічного імунітету, що може свідчити про роль фагів у розвитку імунної толерантності.

Читайте також: Бактеріофаги на слизових оболонках можуть запобігати інфекціям

Також йде створення бібліотеки фагів, специфічних до бактерій, які вважаються важливими у патогенезі астми: представників пологів Moraxella, Acinetobacter, Streptococcus, Haemophilus та Staphylococcus . Вже виділено та охарактеризовано 30 нових бактеріофагів. Було також розроблено алгоритм для опису мережі взаємодій між бактеріями та фагами, який дозволяє прогнозувати коло бактерій-господарів бактеріофага.

Найближчим завданням у проекті є створення комп'ютерної моделі змін мікробіома дихальних шляхів у осіб із астмою для прогнозування впливу бактеріофагів.

На сьогоднішній день у більшості країн Європи бактеріофаги дозволені до клінічного використання лише у виняткових випадках, коли інші ліки не працюють. Але автори проекту сподіваються, що успіхи їхніх досліджень стануть ще одним поштовхом до регуляторних змін та допущення фагів до широкого застосування.

Джерело: Sacher, J. (2020). Could phages cure asthma? Capsid & Tail, (76).