Ученые нашли новый способ борьбы с устойчивостью бактерий к антибиотикам

Два типа плазмид, окрашенные красным и синим, образуют сложные узоры, конкурируя за доминирование в бактериальной колонии. Автор: Фернандо Россине

Исследователи из Института Блаватника Гарвардской медицинской школы открыли новые возможности для понимания развития устойчивости бактерий к антибиотикам.

Эта работа не только раскрывает принципы эволюционной биологии, но и предлагает новую стратегию борьбы с кризисом антибиотикорезистентности, который ежегодно уносит около 1,3 миллиона жизней по всему миру.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Сотрудники лабораторий Майкла Байма, доцента биомедицинской информатики, и Йохана Паульссона, профессора системной биологии, разработали способ отслеживать эволюцию и распространение устойчивости к антибиотикам у отдельных бактерий, измеряя конкуренцию между плазмидами.

Плазмиды — это самовоспроизводящиеся генетические элементы, которые существуют отдельно от собственных хромосом бактерии. Плазмиды эволюционируют независимо, но также являются движущей силой бактериальной эволюции, включая развитие устойчивости к противомикробным соединениям. Фактически, они являются основным способом, с помощью которого устойчивость может передаваться от одного типа бактерий к другому.

Ученые подозревали, что конкуренция между плазмидами внутри бактериальных клеток является ключевым фактором, способствующим эволюции плазмид, но до сих пор не находили способа изучить этот процесс. Первый автор Фернандо Россине, научный сотрудник по биомедицинской информатике в лаборатории Байма, и его коллеги решили эту проблему, преодолев два вызова.

Во-первых, они создали стартовые условия, при которых каждая бактериальная клетка содержала равные пропорции двух плазмид, которые должны были конкурировать друг с другом. Во-вторых, они использовали микрофлюидные устройства для изоляции отдельных клеток и лучшего различения эффектов внутриклеточной конкуренции плазмид.

Эта система позволила команде обнаружить основные свойства и ограничения приспособленности и эволюции плазмид и бактерий. Эти ограничения могут лечь в основу новых стратегий, которые будут препятствовать эволюции плазмид и, следовательно, ограничивать их способность научиться противостоять антибиотикам — потенциально это может привести к созданию методов лечения опасных для жизни бактериальных инфекций.

«Исследование предоставляет нам новые инструменты для борьбы с антибиотикорезистентностью и ее предотвращения, используя внутриклеточную конкуренцию между самими мобильными генетическими элементами», — заявил Россине.

С более философской точки зрения, добавил он, исследование проливает свет на то, как эволюция действует на множественных, иногда конфликтующих уровнях, «что фундаментально для нашего понимания сложной жизни».

Больше информации: Фернандо Россине и др., Intracellular competition shapes plasmid population dynamics, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx0665. www.science.org/doi/10.1126/science.adx0665

Источник: Harvard Medical School

ИИ: В 2025 году проблема антибиотикорезистентности остается одной из самых острых в медицине. Подход, предложенный гарвардскими учеными, выглядит особенно перспективным, поскольку он атакует саму основу механизма распространения устойчивости, а не просто создает очередной антибиотик, к которому бактерии со временем тоже приспособятся.