Ні живі, ні мертві: як синтетичні бактеріофаги можуть врятувати медицину від супербактерій
У світі існують істоти, які важко вписати в звичні рамки життя. Вони не зовсім живі, але й не мертві. Їх неможливо побачити неозброєним оком, проте їх більше, ніж усіх живих організмів на планеті разом узятих. Йдеться про бактеріофаги — віруси, що атакують бактерії.
У людському кишківнику таких «мешканців» сотні трильйонів — значно більше, ніж бактерій чи навіть клітин нашого тіла. Попри їхню всюдисущість, наука досі знає про бактеріофаги набагато менше, ніж хотілося б. І це проблема, адже саме вони можуть стати ключовою зброєю в боротьбі з бактеріями, які перестали реагувати на антибіотики.
Повернення забутої ідеї
Ще до відкриття пеніциліну Олександром Флемінгом у 1928 році вчені розглядали бактеріофаги як можливе лікування інфекцій. Але з появою антибіотиків ця ідея відійшла на другий план. Сьогодні ж, коли стійкість бактерій до ліків стрімко зростає, фаги знову опинилися в центрі уваги.
Антибіотикорезистентні бактерії — так звані супербактерії — вже становлять серйозну загрозу. Вони викликають інфекції, які важко або неможливо лікувати стандартними препаратами. Бактеріофаги можуть стати альтернативою, адже вони здатні вибірково знищувати конкретні види бактерій.
Головна проблема фаготерапії
Попри перспективність, фаготерапія має суттєвий недолік: створення й модифікація бактеріофагів — надзвичайно складний і повільний процес. На відміну від антибіотиків, які діють широко, кожен фаг зазвичай «налаштований» лише на одну бактерію. А його інженерія потребує багато часу, ресурсів і ручної роботи.
Саме цю проблему намагалися розв’язати вчені з New England Biolabs та Єльського університету. І, схоже, їм це вдалося.
Перший повністю синтетичний бактеріофаг
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, науковці представили перший повністю синтетичний бактеріофаг, здатний атакувати небезпечну антибіотикорезистентну бактерію Pseudomonas aeruginosa. Вона може спричиняти як легкі шкірні інфекції, так і важку пневмонію.
Замість того щоб вирощувати фаги з природних зразків, дослідники зібрали його «з нуля» з 28 синтетичних фрагментів ДНК. Для цього вони використали метод високоскладної збірки Golden Gate — своєрідний біологічний «конструктор», який дозволяє швидко та точно створювати складні генетичні структури.
Такий підхід дає змогу буквально програмувати поведінку бактеріофага: додавати або видаляти ділянки ДНК, змінювати властивості та робити його безпечнішим для клітин людини.
Швидше, простіше, безпечніше
За словами одного з авторів дослідження Енді Сіккемі, навіть у найкращих умовах інженерія бактеріофагів раніше була надзвичайно трудомісткою. Новий метод значно спрощує процес, підвищує безпеку та скорочує час розробки.
Крім того, коротші фрагменти ДНК, з яких складається синтетичний фаг, знижують ризик токсичного впливу на клітини організму — ще одна важлива перевага для майбутніх медичних застосувань.
Інструмент, на який чекали
Для New England Biolabs це не перший досвід роботи з бактеріофагами. Раніше команда вже створювала фагові біосенсори для виявлення кишкової палички у питній воді та працювала над новими методами лікування супербактерій.
Один із дослідників, Грег Ломан, жартома порівняв свою роботу зі створенням «дивних молотків», для яких потім знаходяться правильні «цвяхи». У випадку з фаготерапією, за його словами, наукова спільнота прямо сказала: це саме той інструмент, якого давно не вистачало.
Часу обмаль
За оцінками, опублікованими в журналі The Lancet, у період з 2025 по 2050 рік від інфекцій, стійких до антибіотиків, можуть померти майже 40 мільйонів людей. Всесвітня організація охорони здоров’я повідомляє, що рівень антибіотикорезистентності зріс більш ніж на 40% лише за кілька років.
У цьому контексті синтетичні бактеріофаги, створені швидко й точно під конкретну загрозу, можуть стати рятівним рішенням. Якщо технологія отримає розвиток і клінічне застосування, вона здатна врятувати тисячі — а можливо, й мільйони життів.