Фагова терапія: вирішення проблеми антибіотикорезистентності?

Дослідники припускають, що застосування бактеріофагів (віруси, які вражають бактерії і викликають їх загибель) може допомогти зупинити хвилю зростання стійкості до антибіотиків. Раніше дослідники вже намагалися розробити бактеріофаги з метою попередження подальшого поширення антибіотикорезистентності. Однак потім було встановлено, що in vitro бактерії швидко розвивають генетичну стійкість до цих вірусів. Саме це завадило більш раннім спробам розробки фагової терапії.

Результати нового дослідження демонструють, що розвиток стійкості менш імовірний у клінічних умовах при локальних бактеріальних інфекціях. Дослідники висловили припущення, що спільне застосування фагів і комбінації антибіотиків дозволить ефективно лікувати пацієнтів із захворюваннями, викликаними антибіотикорезистентними штамами бактерій.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (World Health Organization — WHO), стійкі до антибіотиків бактерії представляють собою одну з найбільш серйозних проблем громадської охорони здоров’я і харчової промисловості.

Упродовж останніх десятиліть у все більшої кількості штамів бактерій, включаючи збудників туберкульозу, пневмонії та сальмонельозу, розвинулася антибіотикорезистентність. Зниження ефективності антибіотиків призводить до підвищення ризику летального наслідку.

Девід Хен (Dr. David Hyun), який брав участь у проєкті з вивчення стійкості мікроорганізмів до антибіотиків «Pew Charitable Trusts» вважає, що стійкість бактерій до антимікробних препаратів загрожує зниженням ефективності не тільки терапії при інфекційних захворюваннях, а й медичної допомоги в цілому. Так, антибіотикорезистентність бактерій призводить до підвищення ризику розвитку інфекційних ускладнень навіть при рутинних оперативних втручаннях.

Д. Хен підкреслив, що сьогодні антибіотики застосовуються у великих кількостях не за показаннями і це одна з причин зниження їх ефективності. У той же час, сьогодні не ведеться розробка нових антибактеріальних лікарських засобів. Це пов’язано з тим, що такі розробки економічно не вигідні.

Бактеріофаги — найпоширеніші біологічні об’єкти на планеті. У природних умовах вони пригнічують ріст популяції бактерій.

Французький мікробіолог Фелікс д’Ерелль (Félix d’Hérelle) відкрив бактеріофаги понад 100 років тому. Він висунув гіпотезу про те, що з їх допомогою можна лікувати бактеріальні інфекції. У 1919 р. мікробіолог застосував суміш декількох видів фагів для лікування чотирьох пацієнтів з дизентерією.

У наступні роки були розроблені високоефективні антибіотики, і фагова терапія втратила популярність. Але в останні роки знову з’явився інтерес до фаготерапії як до можливого методу подолання стійкості бактерій до антибіотиків.

Раніше було встановлено, що при культивуванні на поживних середовищах у бактерій швидко розвивається генетична стійкість до бактеріофагів. Результати одного з останніх досліджень продемонстрували, що в тканинах людини (наприклад легенях, капілярах) бактерії не розвивають генетичної стійкості до фагів. Результати дослідження були опубліковані в журналі «PLOS Biology».

Стефано Пальяра (Stefano Pagliara), старший автор дослідження, доктор філософії, біофізик Інституту живих систем Ексетерського університету Великобританії (Living Systems Institute biophysicist at the University of Exeter) вважає, що антибіотикорезистентність потенційно може призвести до більшої кількості смертей, ніж COVID-19.

Дослідники використовували технологію під назвою мікрофлюїдика, щоб імітувати «мікросередовище» тканин організму людини і обмежувати поширення бактерій. Технологія мікрофлюїдика дозволяє мікробіологам вводити одну бактерію в канал близько ¹/₁₀₀₀ мм в діаметрі, а потім контролювати її життєвий цикл. Такий обмежений простір не дозволяє бактеріям швидко розмножуватися і утворювати колонії. Дослідники порівняли вплив бактеріофага Т4 на бактерії Escherichia coli у відкритому живильному середовищі і мікрофлюїдному мікросередовищі.

Дослідники відзначили, що популяція бактерій швидко росла у відкритому середовищі, а потім різко зменшилася після введення бактеріофагів. Однак пізніше чисельність популяції бактерій відновилася. Це свідчило про те, що бактерії виробили генетичну стійкість до фагів.

Популяція бактерій у середовищі, створеному за технологією мікрофлюїдики, збільшувалася дуже повільно. Дослідники встановили, що ці бактерії виживають не за рахунок розвитку генетичної стійкості, а завдяки зменшенню кількості рецепторів на їх клітинних стінках, з якими зв’язуються бактеріофаги.

Співавтор дослідження Едзе Вестра (Edze Westra, Ph.D.), доктор філософії з Ексетерського університету, вважає, що потенційно стимуляція утворення бактеріальних рецепторів, з якими зв’язуються бактеріофаги, дозволить значно підвищити ефективність фагової терапії.

Джеремі Барр (Jeremy Barr, Ph.D), доктор філософії, який очолює дослідницьку групу з біології бактеріофагів в Університеті Монаша в Мельбурні, Австралія (Monash University in Melbourne, Australia), розповів, що це дослідження демонструє, що можливе застосування мікрофлюїдного середовища в поєднанні зі стимуляцією бактеріальних рецепторів для придушення механізмів резистентності бактерій до фагів.

Доктор С. Пальяра вважає, що найкращою стратегією боротьби з бактеріальними інфекціями може бути поєднане застосування бактеріофагів і антибіотиків. Він зазначив, що разом з колегами зараз досліджує ефективність такої терапевтичної стратегії. Автори визнають, що їх експериментальна технологія не є точною моделлю людського тіла. Проте вони вважають, що дослідники можуть застосовувати її на додаток до стандартних лабораторних методів вивчення того, як бактеріофаги впливають на чисельність популяції хвороботворних бактерій.

За матеріалами www.medicalnewstoday.com