Завантаження...

Доставка ліків кур'єром та службою доставки «Нова Пошта». Приймання замовлень за телефоном 0-800-307-407

Як «тренування» може підвищити ефективність фагів?

 

Однією з проблем фаготерапії є ризик розвитку стійкості бактерій-мішеней до бактеріофагів протягом лікування. У подоланні цієї перешкоди можуть допомогти спеціальні «тренування», що спонукають фагів до коеволюції з бактеріями та дозволяють обходити бактеріальні механізми стійкості

Фелікс Д’Ерель, ще до відкриття бактеріофагів, якось був залучений до боротьби з нашестям сарани в Аргентині. Для знищення цих жахливих шкідників він використовував бактеріальні патогени сарани, вірулентність яких посилював шляхом «коеволюційних тренувань» - багаторазових пасажів бактерії через організм комахи.

Сьогодні різні групи науковців намагаються застосувати «коеволюційні тренування» для посилення здатності фагів вбивати бактерії. В основі підходу — здатність фагів використовувати природні еволюційні механізми – мінливість та природний відбір — для подолання бактеріальних факторів стійкості.

Тренування фагів полягає в їх багаторазовому пасажі через бактеріальні культури, що сприяє коеволюції фагів і бактерій. Нещодавно в журналі PNAS було опубліковано* статтю, в якій тренування фага λ значно підвищили його ефективність щодо Ecoli. Зокрема, треновані фаги використовували додатковий рецептор під час зв’язування з бактерією-мішенню (нетреновані використовували лише рецептор LamB, треновані — LamB і OmpF).

За вирощування в культуральних флаконах нетреновані фаги пригнічували ріст бактерій не довше, ніж кілька днів. Стійкість бактерій до нетренованих фагів розвивалася швидко і незворотно. Треновані фаги, навпаки, здатні були пригнічувати бактерії у 1000 разів більшій концентрації протягом принаймні 3 тижнів. Чому так відбувається?

Вчені встановили, що кількість мутацій, що виникають у бактеріях у присутності тренованих фагів, є в 100 разів нижчою, ніж у присутності «диких» штамів, тобто таких, що не проходили процедури тренування. Якщо для формування стійкості до нетренованих фагів достатньо однієї мутації в геномі бактерії, то треновані потребують декількох. При цьому бактерія-мутант, що через мутації набула стійкості до фагу, сплачує за це високу ціну – потребує значно більших ресурсів для росту.

Вчені провели секвенування тренованого фага та виявили рекомбінацію з генами давнього профага, що «спав» у геномі бактерії, з якою тренували фаг. Ця рекомбінація значно поліпшила показники росту фага λ, адже давній фаг (що колись втратив частину генів та перетворився на профаг) передав фагу λ нову інформацію про шляхи інфікування бактерії-мішені.

Вивчення тренованих фагів показало, що частина з них використовує один рецептор в процесі інфікування бактерії, а частина – два. Перші ефективніші за нетреновані фаги у пригніченні росту бактерій, але менш ефективні, ніж треновані фаги, що застосовують два рецептори.

Автори зазначають, що переваги тренованих фагів зумовлені кількома комплементарними механізмами, зокрема використанням кількох рецепторів для взаємодії з бактерією та рекомбінацією з генами профага, інтегрованого в ДНК бактерії-мішені.

* Borin JM, Avrani S, Barrick JE, Petrie KL, Meyer JR. Coevolutionary phage training leads to greater bacterial suppression and delays the evolution of phage resistance / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118 (23): e2104592118. DOI: 10.1073/pnas.2104592118