Биотехнологии на смену антибиотикам

С учетом устойчивой тенденции к повышению антибиотикорезистентности достаточно большого количества штаммов болезнетворных бактерий все более острой становится необходимость в поиске новых подходов к решению данной проблемы. По мнению многих специалистов, самый простой метод преодоления резистентности штаммов состоит в разработке и внедрении новых антибактериальных средств, однако этот путь достаточно длительный и требует значительных финансовых затрат. Некоторые ученые видят решение проблемы в использовании бактериофагов или вакцин.

Так, биоинженерами Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology — MIT), Кембридж, США, разработан новый подход в борьбе с устойчивыми к антибиотикам штаммами микроорганизмов. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале «Nano Letters», ученым удалось разработать биосинтетические частицы — фагмиды (phagemids), способные эффективно уничтожать бактериальные клетки и представляющие собой векторы, содержащие элементы бактериофагового генома и плазмиды, что дает им возможность в определенных условиях образовывать зрелые фаговые частицы или существовать в бактериальных клетках в виде плазмид.

Как отмечают авторы исследования, для борьбы с бактериями бактериофаги применяли и ранее, в частности в странах бывшего СССР. В отличие от традиционных антибиотиков широкого спектра действия, эти вирусы обладают избирательным влиянием, не затрагивая нормальную микрофлору организма человека. Однако в действии бактериофагов есть и обратная сторона медали — потенциально опасные побочные эффекты, связанные с высвобождением экзотоксинов при лизисе бактериальной клетки, что в некоторых случаях может приводить к сепсису и даже летальному исходу. Механизм действия фагмидов несколько отличается. Их плазмидный компонент при проникновении в бактериальную клетку обладает способностью к автономной репликации, в которой также участвуют некоторые ферменты клетки, а также экспрессии ряда жизненно важных клеточных процессов, в результате чего происходит гибель клетки без высвобождения экзотоксинов.

Согласно результатам исследования, полученным в ходе экспериментов на культуре клеток Escherichia coli, применение фагмидов приводило к значительному уменьшению количества бактериальных клеток, а при повторном их введении каких-либо изменений в чувствительности не выявлено. Авторы исследования не исключают вероятности развития резистентности к фагмидам, однако скорость возникновения таковой значительно ниже, чем при применении бактериофагов. Ученые планируют продолжить свои изыскания в создании конкретных наборов фагмид, действие которых будет направлено на широкий спектр патогенов, таких как Clostridium difficile и Vibrio cholerea.

• Krom R.J., Bhargava P., Lobritz M.A., Collins J.J. (2015) Engineered phagemids for nonlytic, targeted antibacterial therapies. Nano Letters, June 5 [Epub ahead of print].
• Paddock C. (2015) Engineered particles ‘may become antibiotics of the future’. Medical News Today, July 1 (http://www.medicalnewstoday.com/articles/296127.php).

Сергей Боровик