Вчені вперше «вручну» створили бактеріофаги з укороченим геномом, що знищує різні штами Pseudomonas aeruginosa. Цей досвід може стати першим кроком до створення нових антибактеріальних засобів

Бактеріофаги сьогодні розглядаються як перспективні антимікробні агенти, особливо актуальні в зв'язку з поширенням стійких до антибіотиків штамів патогенних бактерій. Для терапії антибіотикорезистентних інфекцій застосовують як природні, так і генетично модифіковані бактеріофаги. А нещодавно вченим вдалося синтезувати бактеріофаг «з нуля».

Геноми бактеріофагів невеликого розміру, проте на сьогодні відомі функції далеко не всіх фагів генів. Не виключено, що послідовності з невідомими функціями (а їх до 80% геному), можуть створювати проблеми при використанні фагів у людини. Крім того, вони ускладнюють процес генетичної модифікації фагів. Португальські вчені вирішили створити літичний бактеріофаг з мінімальним геномом – такий, що містить лише гени, необхідні для інфікування конкретної бактерії-мішені та повного циклу реплікації. Раніше подібний експеримент проводився на прокаріотах – вчені створили бактерію Mycoplasma mycoides з мінімальним геномом.

Новий синтетичний бактеріофаг вражає синьогнійну паличку Pseudomonas aeruginosa – бактерію, відому широким поширенням стійких до антибіотиків штамів. Лікування інфекцій, викликаних синьогнійної паличкою, – одне з пріоритетних завдань ВООЗ. Вчені взяли за основу бактеріофаг, специфічний до Р. aeruginosa, виділений зі стічних вод (він отримав назву РЕ3). З 28 отриманих від пацієнтів зразків Р. aeruginosa, бактеріофаг вражав 7. Геном фага PE3 був секвенований: він містив 55 послідовностей, що, ймовірно, кодують білки.

Вчені вирізали з геному бактеріофага PE3 кілька блоків генів, отримані конструкції розмножили в клітинах дріжджів, а потім перенесли в бактерію-господаря P. aeruginosa, щоб перевірити, чи здатна спадкова інформація фага запустити програму збирання вірусних частинок. Досвід виявився вдалим: в культурах бактерій утворилися видимі фагові бляшки – місця, де вірус зруйнував бактерії.

Подальші експерименти показали деякі особливості синтетичних фагів: не всі синтетичні бактеріофаги змогли інфікувати ті самі штами синьогнійної палички, що і їх природний попередник; антибактеріальна ефективність бактеріофагів in vitro зберіглася на високому рівні; in vivo в експериментах на комахах (великій восковій молі G. mellonella) синтетичні бактеріофаги, як і їх природний попередник, підвищували виживаність тварин, інфікованих P. aeruginosa.

Автори роботи вважають, що їх підхід до створення синтетичних фагів дозволить в майбутньому швидко створювати літичні бактеріофаги проти конкретних патогенних бактерій.

* Pires D.P., Monteiro R., Mil-Homens D. et al. Designing P. aeruginosa synthetic phages with reduced genomes. Sci Rep; 2021, 11: 2164. https://doi.org/10.1038/s41598-021-81580-2