Ученые обнаружили биофизический механизм, который бактерии, вызывающие туберкулез, используют для выживания внутри человеческих клеток. Это открытие может привести к разработке стратегий борьбы с одним из самых смертоносных инфекционных заболеваний в мире.
Ежегодно туберкулез приводит к гибели более чем миллиона человек и продолжает оставаться значимой задачей для системы здравоохранения, в особенности в Азии, Африке и Латинской Америке. Развитие болезни связано с воздействием микобактерий, которые в процессе эволюции приобрели сложные стратегии для проникновения в иммунные клетки человека и уклонения от их разрушения.
«По словам Аюша Панды, автора исследования, в Индии наблюдается активное распространение туберкулеза. Он вырос в регионе, где случаи заболевания туберкулезом представляют собой значительную проблему, и всегда проявлял интерес к тому, каким образом распространяются инфекционные болезни. Этот интерес и побудил его заняться наукой».
Представленные на конференции результаты исследования будут на 70-й ежегодной конференции Биофизического общества, которая пройдет в Сан-Франциско с 21 по 25 февраля 2026 года , а также опубликованы на bioRxiv, исследование показало, что микобактерии выделяют микроскопические частицы, известные как внеклеточные везикулы, которые затем объединяются с мембранами иммунных клеток. В этих везикулах содержатся уникальные липиды – молекулы жира, – которые повышают жёсткость клеточной мембраны.
Как правило, при поглощении вредоносных бактерий иммунными клетками, они помещают их в фагосому, которая затем соединяется с другой клеточной структурой – лизосомой. В лизосомах содержатся ферменты, осуществляющие переваривание и уничтожение бактерий. Тем не менее, исследователи выяснили, что микобактерии мешают процессу слияния, делая мембрану фагосомы более плотной – фактически, они создают вокруг себя защитную оболочку внутри клеток.
«По словам Панды, когда мембрана становится более жесткой, фагосоме значительно труднее слиться с лизосомой. Это сложный биофизический механизм: бактерии изменяют структуру мембраны, чтобы избежать процесса, который мог бы привести к их уничтожению. Исследователи также выяснили, что эти везикулы формируются не исключительно в инфицированных клетках. Они способны воздействовать на соседние иммунные клетки, снижая их эффективность до момента непосредственного контакта с бактериями.
Данное открытие открывает принципиально иной взгляд на механизмы выживания микобактерий. Ранее исследования преимущественно концентрировались на белках, обладающих бактерицидным действием. В настоящей работе применен липидный подход, демонстрирующий, что внесение бактериальных липидов в мембраны клеток хозяина способно спровоцировать иммунную дисфункцию.
«По словам Панды, наиболее неожиданным оказалось то, что добавление микобактериальных липидов в мембраны, создающие подобие фагосом, приводит к существенным физическим изменениям — мембрана приобретает совершенно иные характеристики.
Аналогичные эффекты, затрагивающие мембраны и опосредованные внеклеточными везикулами, были отмечены исследователями и у Klebsiella pneumoniae и Staphylococcus aureus, это свидетельствует о консервативном эволюционном подходе, используемом патогенами. Новые сведения открывают перспективные возможности для создания новых методов терапии. В частности, ученые могут направить свои усилия на белки, ответственные за формирование бактериальных везикул, или разработать способы, позволяющие снизить прочность мембран.
«Теперь, когда мы выяснили, как бактерии защищаются, мы можем искать пути, чтобы предотвратить это, — отмечает Панда. — Если мы нарушим способность бактерий укреплять мембраны, то наши иммунные клетки смогут эффективно справиться со своей задачей и остановить распространение инфекции».
[Фото: сourtesy of Ayush Panda / Biophysical Society ]