Учёные нашли способ обойти иммунитет бактерий с помощью химического ингибитора

Антимикробная резистентность — способность бактерий и грибов защищаться от лекарств — представляет серьёзную угрозу для глобального здравоохранения. Чтобы противостоять ей, лаборатория Гердта в Университете Индианы изучает, как ослабить защиту бактерий от вирусов.

«Бактерии тоже болеют, — говорит Дж. П. Гердт, доцент химии. — Наша лаборатория пытается понять, как работает их иммунная система, чтобы выяснить, как её подавить».

Бактериофаги — вирусы, атакующие бактерии, — могут стать полезной альтернативой антибиотикам. Антибиотики убивают не только патогены, но и полезные бактерии, тогда как бактериофаги можно использовать более целенаправленно, уничтожая только проблемный штамм.

Однако, подобно устойчивости к антибиотикам, бактерии могут развить иммунитет и к бактериофагам. Именно здесь пригодилась работа лаборатории Гердта. Бывший сотрудник лаборатории Чжиюй Зан, ныне работающий в Швейцарском федеральном технологическом институте Лозанны, обнаружил химическую молекулу, которая в паре с бактериофагом помогает вирусу подавить иммунную систему бактерии.

Это открытие описано в статье «Химическое ингибирование бактериальной иммунной системы», опубликованной в журнале Cell Host and Microbe.

Хотя антибиотики, вероятно, останутся первой линией защиты от бактериальных инфекций у людей, открытие лаборатории Гердта может быть применено для лечения устойчивых инфекций, а также в сельском хозяйстве, где чрезмерное использование антибиотиков усугубляет проблему резистентности.

Игла в стоге сена

Подобно тому, как существуют миллионы штаммов бактерий, потенциально столько же может быть и химических молекул для подавления их иммунитета. Гердт надеется, что за 10–15 лет его лаборатория создаст библиотеку ингибиторов для разных бактерий.

Стратегия Гердта и Зана заключалась в том, чтобы начать с бактерии, которую относительно легко и безопасно изучать. Студенты, такие как Оливия Дункан, помогли найти молекулы, химически подавляющие иммунную систему этой бактерии.

«Наше исследование важно не только потому, что мы нашли первый пример малой молекулы, способной ингибировать иммунную систему бактерии, — сказал Зан. — Оно также важно потому, что изучаемая нами иммунная система присутствует примерно у 2000 различных видов бактерий».

Это открытие позволяет разработать общие правила и инструменты для целевого воздействия на патогенные бактерии со схожими иммунными системами, такие как Pseudomonas aeruginosa или Staphylococcus aureus, часто устойчивые к антибиотикам и являющиеся причиной многих смертельных внутрибольничных инфекций.

Дункан, второй автор статьи и ныне аспирант Корнеллского университета, работала с Заном над идентификацией химической молекулы.

«Наша цель — собрать коллекцию ингибиторов, которые будут работать для разных иммунных систем, — сказал Гердт. — Мы надеемся, что эта статья станет катализатором для других лабораторий, чтобы работать над этим вместе как сообщество. Именно это делает статью такой захватывающей: мы начинаем что-то новое и смотрим, куда это приведёт».

Открытие представляет собой важный шаг в борьбе с устойчивостью к антибиотикам, предлагая новый подход к лечению инфекций с помощью вирусов-бактериофагов, усиленных химическими соединениями. Интересно, что бактериофаги использовались для лечения бактериальных инфекций ещё до широкого распространения антибиотиков, например, в Советском Союзе и Восточной Европе. Сегодня, в эпоху растущей резистентности, интерес к этой «старой» технологии возвращается с новой силой.