Исследование: Целевые бактериофаги справятся с супербактериями
Резистентность некоторых бактерий, таких как Escherichia coli, к антибиотикам превращает их в «супербактерии», которые невозможно уничтожить традиционными методами лечения. Чтобы обойти эту проблему, ученые возвращаются к идее фаготерапии, впервые предложенной в 1920-х годах микробиологом Института Пастера Феликсом д«Эрелем.
Фаги — это особые микроорганизмы, близкие по происхождению к вирусам, которые избирательно уничтожают патогенные бактерии, не затрагивая клетки человека. Однако после появления антибиотиков, которые оказались проще и дешевле в производстве, метод лечения бактериофагами практически вытеснили из медицины и забыли про него. В западных странах он применяется лишь в исключительных случаях, например, для лечения хронических инфекций, устойчивых ко всем другим препаратам.
Ключевой проблемой фаготерапии остается сложность определения, какой фаг будет эффективен против конкретной инфекции, ведь каждый вирус поражает лишь определенные штаммы бактерий. Чтобы решить эту проблему, французские специалисты провели исследование, в ходе которого изучили взаимодействие фагов и бактерий более детально. Для этого они создали уникальную базу данных, в которую вошли 403 штамма Escherichia coli и 96 видов фагов.
За два года экспериментов ученые проанализировали 350 тысяч взаимодействий между бактериями и фагами, выявив генетические особенности, предсказывающие эффективность последних.
«Мы ожидали, что устойчивость бактерий к фагам будет связана с их антивирусными механизмами защиты, однако оказалось, что решающую роль играют рецепторы на поверхности бактериальных клеток», — поясняет Флориан Тессон, один из авторов работы. Эти данные позволили разработать и обучить искусственный интеллект, который анализирует генетическую информацию бактерий, уделяя особое внимание генам, ответственным за структуру мембранных рецепторов, через которые бактериофаги проникают в клетку.
Разработанная модель оказалась чрезвычайно точной: она предсказала эффективность фагов для уничтожения бактерий в 85% случаев. Когда метод протестировали на новых штаммах бактерий, вызывающих пневмонию, искусственный интеллект смог выбрать для каждого штамма «коктейль» из трех фагов, которые оказались эффективными в 90% случаев.
Персонализированный подход, основанный на быстром анализе генома бактерий, можно достаточно легко внедрить в лаборатории больниц. Это позволит оперативно подбирать лечение для пациентов с инфекциями, устойчивыми к антибиотикам. По словам Ауд Бернхейм, главы лаборатории молекулярного разнообразия микробов в Институте Пастера, методика уже доказала свою состоятельность. В будущем исследователи надеются расширить ее применение на другие патогенные бактерии.
«Хотя требуется дальнейшее изучение действия бактериофагов в различных условиях, наше исследование открывает новые горизонты для персонализированной медицины. Мы уверены, что наш подход может стать основой для фаготерапии, направленной на борьбу с самыми сложными инфекциями», — заключает Бернхейм.
Ранее ученые создали из бактерий новый антибиотик.
