Фаговая терапия: решение проблемы антибиотикорезистентности?

Исследователи предполагают, что применение бактериофагов (вирусы, которые поражают бактерии и вызывают их гибель) может помочь остановить растущую волну устойчивости к антибиотикам. Ранее исследователи уже предпринимали попытки разработки бактериофагов с целью предупреждения дальнейшего распространения антибиотикорезистентности. Однако затем было установлено, что in vitro бактерии быстро развивают генетическую устойчивость к этим вирусам. Именно это помешало более ранним попыткам разработки фаговой терапии.

Результаты нового исследования демонстрируют, что развитие устойчивости менее вероятно в клинических условиях при локальных бактериальных инфекциях. Исследователи высказали предположение, что совместное применение фагов и комбинации антибиотиков позволит эффективно лечить пациентов с заболеваниями, вызванными антибиотикорезистентными штаммами бактерий.

По данным Всемирной организации здравоохранения (World Health Organization — WHO), устойчивые к антибиотикам бактерии представляют собой одну из наиболее серьезных проблем общественного здравоохранения и пищевой промышленности.

В последние десятилетия все большее число штаммов бактерий, включая возбудителей туберкулеза, пневмонии и сальмонеллеза, приобрели антибиотикорезистентность. Снижение эффективности антибиотиков приводит к повышению риска летального исхода.

Дэвид Хен (Dr. David Hyun), участвовавший в проекте по изучению устойчивости микроорганизмов к антибиотикам «Pew Charitable Trusts» считает, что устойчивость бактерий к антимикробным препаратам угрожает снижением эффективности не только терапии при инфекционных заболеваниях, но и медицинской помощи в целом. Так, антибиотикорезистентность бактерий приводит к повышению риска развития инфекционных осложнений даже при рутинных оперативных вмешательствах. Д. Хен подчеркнул, что сегодня антибиотики применяются в больших количествах не по показаниям и это одна из причин снижения их эффективности.

В то же время, сегодня не ведется разработка новых антибактериальных лекарственных средств. Это связано с тем, что такие разработки экономически не выгодны.

Бактериофаги — самые распространенные биологические объекты на планете. В природных условиях они угнетают рост популяции бактерий.

Французский микробиолог Феликс д’Эрелль (Félix d’Hérelle) открыл бактериофаги более 100 лет назад. Он выдвинул гипотезу о том, что с их помощью можно лечить бактериальные инфекции. В 1919 г. микробиолог применил смесь нескольких видов фагов для лечения четырех пациентов с дизентерией.

В последующие годы были разработаны высокоэффективные антибиотики, и фаговая терапия утратила популярность. Но в последние годы опять появился интерес к фаготерапии как к возможному методу преодоления устойчивости бактерий к антибиотикам.

Ранее было установлено, что при культивировании на питательных средах у бактерий быстро развивается генетическая устойчивость к бактериофагам. Результаты одного из последних исследований продемонстрировали, что в тканях человека (например легких, капиллярах) бактерии не развивают генетической устойчивости к фагам.

Результаты исследования были опубликованы в журнале «PLOS Biology».

Стефано Пальяра (Stefano Pagliara), старший автор исследования, доктор философии, биофизик Института живых систем Эксетерского Университета Великобритании (Living Systems Institute biophysicist at the University of Exeter) считает, что антибиотикорезистентность потенциально может привести к большему количеству летальных исходов, чем COVID-19.

Исследователи использовали технологию под названием микрофлюидика, чтобы имитировать «микросреду» тканей организма человека и ограничивать распространение бактерий.

Технология микрофлюидика позволяет микробиологам вводить одну бактерию в канал около ¹/₁₀₀₀ мм в диаметре, а затем контролировать ее жизненный цикл. Такое ограниченное пространство не позволяет бактериям быстро размножаться и образовывать колонии. Исследователи сравнили влияние бактериофага Т4 на бактерии Escherichia coli в открытой питательной среде и микрофлуидической микросреде.

Исследователи отметили, что популяция бактерий быстро росла в открытой среде, а затем резко уменьшилась после введения бактериофагов. Однако позже численность популяции бактерий восстановилась. Это свидетельствовало о том, что бактерии выработали генетическую устойчивость к фагам.

Популяция бактерий в среде, созданной по технологии микрофлюидика, увеличивалась очень медленно.

Исследователи установили, что эти бактерии выживают не за счет развития генетической устойчивости, а благодаря уменьшению количества рецепторов на их клеточных стенках, с которыми связываются бактериофаги.

Соавтор исследования Эдзе Вестра (Edze Westra, Ph.D.), доктор философии из Эксетерского университета считает, что потенциально стимуляция образования бактериальных рецепторов, с которыми связываются бактериофаги, позволит значительно повысить эффективность фаговой терапии.

Джереми Барр (Jeremy Barr, Ph.D), доктор философии, возглавляющий исследовательскую группу по биологии бактериофагов в Университете Монаша в Мельбурне, Австралия (Monash University in Melbourne, Australia), рассказал, что данное исследование демонстрирует, что возможно применение микрофлюидической среды в сочетании со стимуляцией бактериальных рецепторов для подавления механизмов резистентности бактерий к фагам.

Доктор С. Пальяра считает, что лучшей стратегией борьбы с бактериальными инфекциями может быть сочетанное применение бактериофагов и антибиотиков. Он отметил, что он с коллегами сейчас исследует эффективность такой терапевтической стратегии.

Авторы признают, что их экспериментальная технология не является точной моделью человеческого тела. Тем не менее они считают, что исследователи могут применять ее в дополнение к стандартным лабораторным методам изучения того, как бактериофаги влияют на численность популяции болезнетворных бактерий.

По материалам www.medicalnewstoday.com