С бактериальными инфекциями сложно бороться, поскольку бактерии умеют быстро эволюционировать, приспосабливаясь к антибиотикам. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего предлагают решать эту проблему при помощи “умных” обучаемых вирусов, умеющих предвидеть эволюцию.
Гонка вооружений
Когда формы жизни оказываются в стрессовых условиях, некоторые отдельные особи приспосабливаются к ним лучше других благодаря случайным генетическим мутациям. Эти особи выживают и оставляют потомство, для которого эти условия уже не являются стрессовыми. Именно так уже в течение миллиардов лет работает эволюция.
Чем быстрее в популяции сменяются поколения, тем быстрее вид приспосабливается к новым условиям и новым угрозам. Потому неудивительно, что болезнетворные бактерии, размножающиеся ежечасно, отлично приспосабливаются к нашим антибиотикам.
По сути, фармацевты находятся в состоянии постоянной гонки вооружений с бактериями. Они разрабатывают новые антибиотики, но те уже через пару десятилетий оказываются неэффективными против мутировавших болезней. И, к сожалению, так не может продолжаться до бесконечности. Рано или поздно неизбежно наступит момент, когда человечество столкнется с супербактериями, устойчивыми ко всем известным видам антибиотиков. По последним оценкам экспертов, такие твари станут серьезной угрозой уже к 2050 году, если не раньше. И было бы очень неплохо, если бы к этому моменту у человечества в запасе имелось что-то новенькое.
Что-то новенькое
“Чем-то новеньким” могут стать вирусы-бактериофаги (или просто фаги). Это вирусы, которые специально охотятся на бактерии. Бактериофаги известны науке уже довольно давно, но несколько десятилетий назад активная разработка антибиотиков отправила медицинскую науку по другому пути. Теперь, когда этот путь зашел в тупик, старая идея обретает новую жизнь.
В новом исследовании ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего попытались создать вирус-бактериофаг, который был бы идеальным убийцей бактерий. А идеальный убийца не должен оставлять выживших. Чтобы не оставлять выживших, вирус должен уметь приспосабливаться к эволюции бактерий. Если меняются они, убийца также должен менять тактику.
Чтобы создать такой вирус, ученые в течение 28 дней выращивали бактериофаги в колбах вместе с бактериями-мишенями. Убийца рос и менялся вместе со своими жертвами. Это позволило вирусу буквально “изучить” способы, которыми бактерии могут эволюционировать. Затем эти обученные бактериофаги спускали на другие популяции бактерий. Тесты показали, что “обученные” вирусы убивают бактерии в 1000 раз эффективнее, чем неподготовленные.
“Обученный фаг уже знает, с помощью каких уловок бактерии будут пытаться спастись от него. Он “научился” этому на генетическом уровне. Он уже развил мутации, позволяющие ему противодействовать ходам бактерий. Мы используем собственный алгоритм улучшения фага, эволюцию и естественный отбор, чтобы восстановить его терапевтический потенциал и решить проблему медикаментозной устойчивости бактерий”, - говорит Джастин Мейер, ведущий автор исследования.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
