Вирусы, поражающие и убивающие бактерии, называются фагами.
Фаги могут стать новым методом лечения опасных инфекций, включая штаммы, устойчивые к антибиотикам.
Однако вирусологи мало знают о том, как фаги сохраняются в популяциях бактериальных клеток, которые заражают, что препятствует разработке фаговых терапий.
Новое исследование, опубликованное в журнале ScienceНовый научный труд демонстрирует, что одна разновидность бактерий-хозяев фагов способна вмещать разнообразное сообщество разных видов конкурирующих фагов. ИсследованиеИсследование, выполненное под руководством учёных Нью-Йоркского университета, показало, что несколько видов фагов устойчиво сосуществуют в популяции генетически однородного штамма. E. coliБактерии, заселяющие человеческий кишечник, включают в себя разновидности, вызывающие болезни.
Ученые выяснили, что несмотря на конкуренцию между вирусами, разные виды фагов предпочитали либо медленные, либо быстрые клетки, случайным образом возникавшие в популяции. Каждый вид фага нашел свою нишу на одном и том же хозяине, что привело к стабильному сосуществованию. Например, отсутствие питательных веществ может замедлить рост некоторых клеток для сохранения дефицитных ресурсов. В данном исследовании два вида фагов, N и S, сосуществовали, поскольку N был более приспособлен к выживанию в быстрорастущих клетках бактерий, а фаг S — в медленно растущих.
Разработчики фаговых терапий стремятся обойти проблему, возникающую при лечении антибиотиками: препарат уничтожает часть бактерий, но оставляют в живых наиболее устойчивые к его действию. Выжившие бактерии представляют опасность из-за повышенной стойкости к существующим методам лечения.
«Понимание выживаемости нескольких видов фагов на одной бактерие длительное время поможет в создании препаратов следующего поколения», — заявляет Нора Пайенсон, ведущий автор исследования. «Каждый вид фага может атаковать бактерии на разных стадиях их жизненного цикла, что уничтожит всю популяцию до развития устойчивости к лечению. Ни одна фаговая терапия пока не стала стандартным методом лечения бактериальных инфекций, либо потому что один фаг не убивал все мишени-бактерии, либо потому что бактерии развивали устойчивость», — добавляет доктор Пайенсон.
В лабораториях испытывают лечение с помощью фагов как замену антибиотикам.
Например, соавтор публикации Пол Тернер ведет клинические испытания фагов против определенного вида. Pseudomonas aeruginosaНовый метод лечения может быть разработан на основе изучения роли бактериофагов в кишечнике человека и мышей. Эта работа может помочь в лечении муковисцидоза, сальмонеллеза и других заболеваний.
Понимание видового разнообразия — ключевой вопрос экологии и эволюционной биологии. Разнообразие видов, от птиц до растений и бактерий, формируется благодаря способности разных видов сосуществовать и конкурировать за ресурсы. Однако вирусы обычно изучаются вне этого «социального» контекста.
Исследователи экспериментально изучили гипотезу о том, что генетическое разнообразие бактерий ограничивает вирусное разнообразие, предполагая, что один вид фага будет конкурировать со всеми остальными и станет единственным выжившим. Новые результаты, подобно многоклеточным организмам с разнообразными бактериями в микробиоме, демонстрируют, что один штамм бактерий может быть хозяином для нескольких видов фагов.
Разнообразие бактерий в кишечнике человека указывает на его здоровье, так как множество видов микробиома противостоит проникновению болезнетворных агентов. Популяция вирусов, населяющих бактерии в кишечнике, также регулирует здоровье: ненормальные смеси фагов могут способствовать развитию заболеваний, таких как сепсис.
«Работа — новый взгляд на экологию фагов», — утверждает доктор Шлютер. «Благодаря исследованиям Норы, проведённым ею во время пандемии в четырех лабораториях, можно теперь изучать эволюцию фагов в сообществе с разными видами вирусов и влияние этого на их роль в течении болезни».
[Фото: ru.123rf.com]