Фаги (червоні), що атакують бактерію (зелені). (Зображення: nobeastsofierce через Shutterstock)
Якби бактерії мали список того, чого їм боятися, фаги були б на першому місці. Ці віруси створені для того, щоб знаходити, заражати та вбивати їх — і вони роблять це вже мільярди років. Тепер ця давня битва пропонує підказки щодо того, як ми можемо боротися з інфекціями, стійкими до антибіотиків.
Оскільки все більше бактерій розвиваються, щоб протистояти нашим антибіотикам, інфекції, які раніше можна було лікувати, стають все важчими, а в деяких випадках неможливими. Ця криза, відома як стійкість до антимікробних препаратів (АРП), вже спричиняє понад мільйон смертей на рік у всьому світі, і це число швидко зростає. Всесвітня організація охорони здоров’я назвала АРП однією з десяти головних загроз громадському здоров’ю в світі.
Фагова терапія — використання фагів для лікування бактеріальних інфекцій — привертає увагу як потенційне рішення. Фаги є високоспецифічними, здатними впливати навіть на штами, стійкі до ліків. У деяких випадках використання препаратів за гуманними наслідками у Великій Британії їм вдалося позбутися інфекцій там, де всі антибіотики виявилися неефективними. Але фаги все ще стикаються з проблемою, яку часто ігнорують: самі бактерії.
Вам може сподобатися
-
Лікарі можуть боротися зі стійкістю до антибіотиків — і рятувати життя — відстежуючи еволюцію супербактерій у режимі реального часу, підказує дослідження
-
Лікарняний супербактерій може харчуватися медичним пластиком, показує перше у своєму роді дослідження
-
Мітохондрії — це не лише «енергетичні центри клітин», вони також борються з мікробами
Бактерії розвинули складні системи для виявлення та знищення фагів. Ці захисні механізми різноманітні: деякі розрізають вірусну ДНК, інші блокують проникнення, а деякі запускають своєрідне внутрішньоклітинне блокування, щоб запобігти захопленню вірусом. У новому дослідженні, опублікованому в Cell, ми з колегами описуємо систему, яка працює по-іншому, під назвою Kiwa. Вона діє як датчик, вбудований у бактеріальну мембрану, виявляючи ранні ознаки атаки.
Що саме відчуває Kiwa, залишається відкритим питанням, але наші результати показують, що він реагує на механічний стрес, який виникає, коли фаг прикріплюється до клітини та вводить свою ДНК. Після спрацьовування Kiwa діє швидко. Він вимикає здатність фага виробляти компоненти, необхідні для створення нових фагів, зупиняючи інфекцію, перш ніж вона зможе захопити клітину.
Але так само, як бактерії еволюціонують способи самозахисту, фаги еволюціонують способи боротьби. У наших останніх експериментах ми спостерігали дві стратегії.
Бактерія (помаранчева), атакована фагами (чорні крапки).
Деякі фаги розвинули невеликі мутації в білках, які вони використовують для прикріплення до поверхні бактерій — ледь помітні зміни, які допомогли їм уникнути спрацьовування системи виявлення Kiwa. Інші обрали інший підхід: вони дозволили себе виявити, але уникли наслідків.
Ці фаги несли мутації у вірусному білку, який, здається, бере участь у тому, як Kiwa зупиняє інфекцію. Ми ще не знаємо точно, як це працює, але результат очевидний: лише за кілька змін вірус продовжує розмножуватися, навіть після активації Kiwa.
Ця еволюційна гнучкість частково є тим, що робить фаги такими потужними та чому вони є такими перспективними в лікуванні інфекцій. Але це також підкреслює ключову проблему: щоб зробити фаготерапію ефективною, нам потрібно зрозуміти, як відбуваються ці мікробні битви.
Правила взаємодії
Якщо бактеріальний штам має захист, подібний до Kiwa, не всі фаги зможуть протистояти йому. Деякі можуть бути повністю заблоковані. Але інші, з правильними мутаціями, можуть прослизнути. Це означає, що вибір або створення правильного фага для роботи — це не просто питання спроб і помилок, а питання знання правил взаємодії.
Вивчення бактеріальних захисних систем, таких як Kiwa, дає нам глибше розуміння цих правил. Це допомагає пояснити, чому одні фаги не працюють, а інші досягають успіху, і як ми можемо розробити кращі фагові терапії в майбутньому. З часом ми зможемо передбачити, які бактеріальні захисні механізми несе певний штам, і вибрати фаги, які природно оснащені — або штучно налаштовані — для їх подолання.
Саме така ідея лежить в основі нашого проєкту зі зростання колекції фагів. Ми збираємо фаги з усієї Великої Британії та за її межами, зокрема з публічних заявок — брудна вода часто є золотою жилою — та тестуємо їх, щоб побачити, які з них можуть подолати захисні механізми небезпечних бактерій. Маючи вже каталогізованих понад 600 типів, ми створюємо ресурс, який може допомогти у розробці майбутньої фагової терапії, поєднуючи правильний фаг з правильною інфекцією.
Ківа — це лише один елемент пазла. Бактерії кодують багато таких захисних систем, кожна з яких додає рівень складності — і можливостей — до цієї гонки мікробних озброєнь. Деякі виявляють вірусну ДНК безпосередньо, інші відчувають пошкодження чи стрес, а деякі навіть координують реакції із сусідніми клітинами. Чим більше ми дізнаємося, тим точніше ми можемо втрутитися.
Це не нова війна. Бактерії та фаги були втягнуті в неї мільярди років. Але вперше ми починаємо прислухатися. І якщо ми навчимося орієнтуватися в стратегіях, які вони розробили, ми можемо знайти нові способи лікування інфекцій, з якими наші антибіотики більше не можуть впоратися.
Цю відредаговану статтю перевидано з видання The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.
Франклін Нобрега, доцент кафедри мікробіології, Саутгемптонський університет
Дослідження Франкліна Нобреги зосереджені на перегонах озброєнь між бактеріями та їхніми вірусами, бактеріофагами, з біологічної, екологічної та терапевтичної точки зору. Він прагне зрозуміти вплив бактеріофагів на формування природних мікробних спільнот, зокрема їхню роль в еволюції захисних та протизахисних механізмів, а також їхню здатність модулювати бактеріальний метаболізм, особливо в біоплівці та кишкових спільнотах. Він також працює над розробкою інноваційних підходів до фагової терапії для боротьби з антибіотикорезистентними бактеріальними інфекціями.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім’я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім’я для відображення.
Вийти Читати далі
Лікарі можуть боротися зі стійкістю до антибіотиків — і рятувати життя — відстежуючи еволюцію супербактерій у режимі реального часу, підказує дослідження
Лікарняний супербактерій може харчуватися медичним пластиком, показує перше у своєму роді дослідження
Мітохондрії — це не лише «енергетичні центри клітин», вони також борються з мікробами
Наші кишкові бактерії можуть поглинати та видаляти токсичні «хімічні речовини назавжди» — принаймні у лабораторних мишей.
Дослідження посилення функції не є «прерогативою божевільних вчених». Це фундаментальна складова біології.
Один ген може допомогти пояснити збереження чуми протягом усієї історії людства. Найновіше у розділі Віруси, інфекції та хвороби.
Експериментальні вакцини проти ВІЛ показують багатообіцяючі результати ранніх випробувань безпеки
«Універсальна» вакцина проти раку, яку готують до випробувань на людях, може бути корисною для «всіх форм раку»
Деменція: які ознаки та симптоми деменції та як її лікувати?
Планові кесареві розтини пов’язані з підвищеним ризиком дитячої лейкемії у дослідженні: що потрібно знати
Сире молоко, інфекція якого була заражена сальмонельозом, захворіло 170 людей у 5 штатах, переважно дітей.
Чому рак серця такий рідкісний? Останні думки
Дослідження показує, що на Землі, схоже, розвиваються нові, раніше не бачені, створені людиною пори року
Чому рак серця так рідко зустрічається?
Ця маловідома 80-річна машина може бути ключем до розкриття повного потенціалу штучного інтелекту сьогодні.
Дослідження посилення функції не є «прерогативою божевільних вчених». Це фундаментальна складова біології.
Римляни любили носити шкарпетки та сандалі — чи може це бути причиною масивного взуття, знайденого у форті Магна?
Лише 64% американців приймають ідею еволюції — ось одна з причин, чому ОСТАННІ СТАТТІ
1. Блискавка на Землі викликана потужною ланцюговою реакцією з космосу, показують симуляції.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв’яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар’єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { «site_platform»: «vanilla», «keywords»: «type_opinion, type-crosspost, exclude-from-syndication, serversidehawk, videoarticle, van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com