Дослідники знаходять новий спосіб знищення бактерій стрептококів; Використання природного ворога Мікроб може запропонувати альтернативу антибіотикам

Дослідники з Університету Рокфеллера відкрили новий потужний спосіб знищення при контакті бактерій, що викликають стрептокок в горлі, хворобу на м’ясоїдство та безліч інших інфекцій. Ця методика, яка може не спричинити виділення бактерій стійких штамів, як це роблять антибіотики, також може мати застосування для багатьох інших бактеріальних захворювань. Про висновки повідомляється у випуску „Збірник наукових праць” Національної академії наук за 20 березня (раннє видання № 12).

новий

Новий метод використовує ферменти, вироблені бактеріофагами, крихітними вірусами, які інфікують бактеріальні клітини, роблять їх копії, а потім виходять, щоб інфікувати інші клітини. Бактеріофаги (або "фаги") виробляють ферменти після закінчення реплікації і потребують розчинення клітинної стінки бактерій, щоб вирватися. Професор університету Рокфеллера Вінсент Фішетті, доктор філософії, який керував дослідженням, використовує ці самі ферменти для атаки бактерій, стрептококів групи А, ззовні. Ефект чудовий.

"Це негайно вбиває цільові бактерії. Це дивно - миттєво", - каже Фішетті, співголова лабораторії бактеріального патогенезу. "Це робиться шляхом пробивання отворів у клітинних стінках. Ми можемо взяти 10 мільйонів організмів у пробірку, додати дуже маленький шматочок ферменту, і через п'ять секунд вони всі мертві. Ніщо інше, як сильні хімічні агенти, не можуть вбити бактерії це швидко ".

Окрім того, що фагові ферменти є надзвичайно потужними, вони також є високоспецифічними. Фішетті каже, що кожен тип бактерій має відповідний фаг, який його інфікує. Фермент, вироблений фагом стрептокока, при очищенні вбиває лише певні стрептококи при нанесенні на мікроби на слизових оболонках, залишаючи нешкідливі бактерії в спокої. "Це те, що ми називаємо цілеспрямованим вбивством, коли ми вбиваємо лише хвороботворні бактерії, не порушуючи нормальних бактерій, необхідних для здоров'я, на відміну від антибіотиків, які вбивають все", - говорить він.

В даний час лабораторія збирає ферменти з фагів, які заразили бактерії, але вони мають можливість виробляти це штучно, якщо це необхідно. Фішетті каже, що в кінцевому підсумку виробничі витрати можуть скласти до 10 центів за дозу.

Стрептокок в горлі - одне з багатьох захворювань, спричинених стрептококами групи А. Хоча сам по собі стрептокок в горлі не загрожує життю, він може перерости в ревматичну лихоманку, яка назавжди пошкоджує серце. У будь-який час до п’ятої частини населення несе стрептокок групи А в горлі, і щороку 30 відсотків дітей розвивають стрептококові інфекції горла.

"Фагові ферменти, швидше за все, не вилікують інфекцію - його важливість полягає в зниженні ймовірності того, що стрептокок викликає інфекцію, в першу чергу", - говорить Фішетті. "Ферменти будуть використовуватися для усунення джерела хвороби бактерій, якими в більшості випадків є слизові оболонки людини. Організми, як правило, поширюються від зараженої або колонізованої особини через забруднену слину. Фермент може вводитися у формі спрей, який вводять через часті проміжки часу - наприклад, один або два рази на день - для максимізації ефективності ".

Військові США зацікавились роботою Фішетті через необхідність контролювати стрептококкові інфекції серед своїх новобранців. В даний час всі новобранці отримують ін’єкцію пеніциліну, щоб запобігти спалахам стрептококів, які неминуче виникають у групи людей, які проживають близько. Стійкість до антибіотиків змусила військових спробувати відійти від такого звичного вживання препарату. Сподіваємось, що введення ферменту фагу кожному новобранцю один або два рази на день дозволить контролювати стрептокок без будь-яких перешкод. Той самий підхід можна застосувати до дітей у дитячих садах та школах.

Ця технологія може виявитися ще більш цінною в країнах, що розвиваються, де ревматична лихоманка є основною причиною серцевих захворювань у дітей. Боротьба зі стрептококами серед населення зменшить шанс когось піддатися стрептококу в горлі, що зменшить випадки ревматичної лихоманки.

Після виявлення фагів у 1917 році дослідники спочатку думали, що вони забезпечать ефективний спосіб знищення бактерій. Однак незабаром вони дізналися, що фаги повинні зв’язуватися зі специфічними рецепторами на поверхні бактерій, перш ніж вводити їх ДНК; У міру еволюції бактерії вони змінюють свої рецептори і вимикають фаги. Вченим постійно доводиться розробляти нові фаги, щоб вони були ефективними. Через цей недолік фаготерапія відступила як технологія у більшості країн.

Проте в останні роки антибіотики, такі як пеніцилін, втратили свою силу, і працівники охорони здоров'я попереджають, що надмірне вживання антибіотиків лише погіршує бактеріальні загрози. Щоб уникнути цієї проблеми, вчені почали шукати ефективні альтернативи.

Фішетті характеризує свої висновки як "технологію платформи", в якій фагові ферменти з широкого кола хвороботворних бактерій можуть використовуватися для контролю цих організмів. Метод має потенційні додатки, які виходять за межі стрептококової ангіни, контролюючи поширені вушні інфекції, стафілококові інфекції та хвороби, що їдять м’ясо.

"Я працюю з цим ферментом майже всю свою кар'єру", - говорить він. "Незважаючи на те, що це здається очевидним, ми недавно зрозуміли, що ви можете використовувати цей метод для знищення бактерій. Фаги протягом століть взаємодіяли з бактеріями, і вони придумали, як ефективно вбити ці організми. Зараз ми просто використовуємо ця влада ".

Зовсім інакше Фішетті також вивчає, як бактерії та фаги працюють разом, щоб викликати інфекції у людей. У нещодавній роботі в березневому випуску "Інфекція та імунітет" Томас Броуді, випускник лабораторії Фішетті, вперше описує синергетичний взаємозв'язок між бактеріями та фагами, який може пояснити, як бактерії спочатку заражають людей. Робота показує, що клітини горла людини можуть спровокувати прорив фага зі стрептококових бактерій, дозволяючи нововипущеному фагу заражати інші клітини стрептококів, які іноді знаходяться в горлі людини. Але і бактерії приносять користь, вважають дослідники, оскільки фагові токсини також виділяються, коли бактерії лопаються, і ці агенти призводять до того, що людська тканина стає більш сприйнятливою до інфекції.

Підтримка початкових досліджень була надана грантом компанії New Horizons Diagnostics, компанії в Колумбії, штат Массачусетс.