Ученые открыли бактериофаг, который поможет найти альтернативу антибиотикам

Новый вирус, который может уничтожать микобактерии, в том числе вызывающие туберкулез и проказу, открыли и описали российские ученые, 3 марта сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда.

Научная команда впервые обнаружила на территории России новый вирус-микобактериофаг, получивший название Vic9. Изучение его уникальных генетических особенностей позволит понять, как эти вирусы воздействуют на бактерии и как они изменяются, чтобы приспособиться к разным жертвам.

Полученные о нем данные лягут в основу разработок альтернативных методов лечения опасных бактериальных инфекций, особенно тех, которые устойчивы к антибиотикам. Результаты исследования нового вируса ученые представили в статье «Микобактериофаг Vic9: первый фаг подкластера В2, выделенный в России» (Vic 9 mycobacteriophage: the first subcluster B2 phage isolated in Russia), опубликованной в журнале Frontiers in Microbiology.

Одной из самых распространенных причин смертности во всем мире являются бактериальные инфекции. Причем в последнее время среди возбудителей таких инфекций всё чаще появляются их разновидности, устойчивые к антибиотикам. Это привело к тому, что для некоторых форм туберкулеза вероятность успешного лечения сейчас не более 68%.

Фаготерапия — когда опасных бактерий заражают специальными вирусами-бактериофагами — может стать альтернативным методом или дополнением к традиционному лечению антибиотиками. Она основана на том, что фаги, проникая в клетки бактерий, разрушают их изнутри, одновременно там размножаясь и образуя новое поколение вирусов.

Поскольку эти вирусы в большинстве случаев нацелены на один бактериальный вид или даже штамм патогена, то это делает такие фаги безопасными для пациента и его нормальной микрофлоры. Но эта же особенность для эффективного лечения от инфицирования конкретным патогеном требует подбора нужного вируса.

Поэтому так важно иметь обширную коллекцию бактериофагов с хорошо изученными свойствами, такими как особенности их жизненного цикла и способности поражать определенные виды бактерий.

В открытии и описании нового бактериального вируса, микобактериофага Vic9, приняли участие московские ученые из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины им. академика Ю. М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства (ФМБА), Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Национального медицинского исследовательского центра фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний, МГУ и ученые из Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии в Оболенске.

Исследователи выделили вирус из образцов почвы с помощью бактерии Mycobacterium smegmatis, которая генетически близка туберкулезной палочке, но безопасна для человека, что позволяет использовать ее в биологических исследованиях.

Для получения вируса бактериофага был применен метод накопительных культур. Исследователи очистили образцы от всех других микроорганизмов и в раствор к частицам с вирусом добавили культуру Mycobacterium smegmatis. При этом в получившемся растворе размножились только фаги, нацеленные именно на эту бактерию. Среди них оказался и новый вирус Vic9.

Электронный микроскоп позволил определить, что Vic9 имеет типичную структуру микобактериофага с головкой, содержащей генетический материал, и длинным хвостом, которым он прикрепляется к бактерии. Исследователи изучили жизненный цикл фага и то, какие микобактерии он способен убивать.

Были протестированы шесть видов микобактерий, из которых на четыре Vic9 влияния не оказал. При этом клетку своего хозяина Mycobacterium smegmatis он уничтожил примерно за два часа, после чего из нее выделилось 68 новых вирусных частиц. Клетки туберкулезной палочки Mycobacterium tuberculosis Vic9 тоже поражал, но слабо.

Ученые расшифровали геном Vic9. Результаты сравнения его с генетическими последовательностями других бактериофагов показали, что он входит в одну из ранее описанных групп вирусов микобактерий, но на настоящий момент является единственным обнаруженным представителем этой группы на территории Евразии. Ранее такие бактериофаги были обнаружены лишь в США и Бразилии.

В геноме Vic9 исследователи обнаружили несколько уникальных генов, отсутствующих у похожих фагов. Эти данные помогут понять эволюцию фагов, когда они приспосабливаются к новым хозяевам, и то, как они взаимодействуют с бактериями.

В планах научной группы детальное изучение этих генов для выяснения, за выработку каких белков они отвечают и какие преимущества это дает бактериофагу. Также ученые намерены пополнять коллекцию описанных фагов для разработки методов фаготерапии как альтернативного для лечения туберкулеза и других опасных заболеваний, вызываемых микобактериями.

Участник исследования, заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины им. академика Ю. М. Лопухина ФМБА России, доктор биологических наук Егор Шитиков рассказал:

«Кроме Vic9, мы выделили еще около 20 фагов, в том числе те, которые демонстрируют высокую активность против туберкулезной палочки. Мы планируем использовать разработанную систему методов, включая анализ жизненного цикла, для их детального исследования и пополнения нашей коллекции».

В планах ученых исследование механизма уклонения микобактерий от иммунного ответа — как они могут выживать внутри иммунных клеток-макрофагов, предназначенных их уничтожать. «Возбудители туберкулеза также способны переходить в состояние, устойчивое к стандартной терапии. Мы хотим исследовать, как фаги будут воздействовать на микобактерии в таких защищенных условиях», — поделился ученый.