Медицина
Медицина

Модифікованих бактерій націлили проти стійких біоплівок

Іспанські науковці успішно націлили бактерій мікоплазм проти біоплівок, утворених золотистим стафілококом, при лікуванні інфекції у мишей. Для цього вони застосували генетичне редагування мікоплазм, зробивши їх безпечними та наділивши здатністю виробляти антибактеріальні сполуки. Дослідження, яке може допомогти у розробленні нової ефективної терапії інфекцій, опубліковане в журналі Molecular Systems Biology.

Бактеріальна біоплівка під мікроскопом. National Institutes of Health

Бактеріальна біоплівка під мікроскопом. National Institutes of Health

Як можна використати бактерій проти бактерій?

У медицині звикли з бактеріями боротися, і тільки останніми роками активно розглядають їх як засоби для лікування. Здебільшого увага прикута до зміни кишкового мікробіому шляхом фекальної трансплантації. Наприклад, раніше ми писали, що цей підхід у попередніх дослідах продемонстрував ефективність у зниженні тяги алкозалежних до спиртного, підвищенні дієвості імунотерапії раку, покращенні метаболізму та сповільненні старіння. Проте використання бактерій в медичних цілях не обмежується трансплантацією калу. Наприклад, можна використати природні захисні механізми бактерій, націливши одних на інших. Це може стати доцільною заміною або доповненням антибактеріальних засобів, до яких мікроби розвивають дедалі більшу стійкість. Вчені з Барселонського інституту науки й технологій, Університетської лікарні Наварра та Інституту агробіотехнологій Наварра спробували використати модифікованих бактерій, щоб боротися з небезпечними біоплівками.

Яких бактерій і на кого націлили вчені?

Для першого разу науковці зосередилися на бактеріях золотистого стафілокока (Staphylococcus aureus). Вони є однією з найчастіших причин внутрішніх інфекцій та особливо небезпечні, коли утворюють біоплівки — багатошарові структури на поверхнях, у яких бактеріальні клітини занурені в щільний полімерний позаклітинний матрикс. У такому вигляді патогени можуть бути в тисячу разів стійкішими до антибіотиків, ніж коли живуть поодинці. У лікарняних умовах такі біоплівки нерідко формуються на поверхні катетерів та імплантатів, спричиняючи важкі інфекції. Боротися зі стафілококом вирішили за допомогою мікоплазм Mycoplasma pneumoniae. На відміну від багатьох інших бактерій, вона не має клітинної стінки, тому зможе легше вивільняти сполуки для боротьби з іншими мікробами, а також краще уникатиме реакції імунної системи.

Спочатку вчені модифікували геном M. pneumoniae таким чином, щоб вона не могла спричиняти хвороби. Потім внесли їй гени, відповідальні за продукування двох ферментів: дисперсину В, що розчиняє біоплівки, та лізостафіну, який може руйнувати клітинні стінки бактерій, особливо S. aureus. Зрештою, третя модифікація геному покликана зробити вироблення цих ферментів мікоплазмою ефективнішим. Доцільність використання однієї бактерії проти іншої перевіряли на мишах із імплантованим підшкірним катетером, зараженим біоплівками золотистого стафілокока. Лікування здійснювали введенням модифікованих мікоплазм підшкірними ін'єкціями поблизу катетера.

Якого результату досягли з допомогою бактеріальної терапії?

Науковці відмітили, що лікування мишей з інфікованими катетерами виявилося успішним у 82 відсотках тварин. Дисперсин В успішно розчинив біоплівки, а лізостафін проявив бактерицидну дію, знищуючи вже відокремлених одне від одного бактерій золотистого стафілокока.

Науковці вважають свої результати доводом на користь ідеї, що змінений штам M. pneumoniae можна використати для лікування важких інфекцій, спричинених формуванням біоплівок. Водночас вони наголошують, що необхідно провести додаткові дослідження, особливо, беручи до уваги, що M. pneumoniae типово живе не в підшкірному середовищі, а в дихальній системі, через що мікоплазми могли не проявити весь свій потенціал. До того ж не виключено, що інші види бактерій можуть бути ще більш ефективними.