Вирусы осваивают космические методы борьбы с бактериями

Новости МирТесен

Американские микробиологи установили, что условия невесомости на Международной космической станции приводят к тому, что вирусы-бактериофаги начинают вырабатывать более прочную фиксацию. Для обеспечения выживания в среде, где контакты с потенциальными жертвами редки и непредсказуемы, вирусы подверглись мутациям, благодаря которым они способны моментально прикрепляться к бактериям. На основе этих генетических изменений исследователи создали новые штаммы, демонстрирующие эффективность в уничтожении земных бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Бактериофаги – это вирусы, нацеленные на уничтожение бактерий. Их рассматривают как многообещающую замену антибиотикам, однако бактерии способны быстро выработать защиту от них. Исследователи полагают, что в условиях космоса, где отсутствует гравитация и конвекция (перемешивание слоев жидкости), меняются механизмы взаимодействия между хищником и жертвой. В подобных экстремальных условиях эволюция может привести к результатам, которые на Земле маловероятны или невозможны.

Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, на Международную космическую станцию доставили пробирки с кишечной палочкой E. coli и бактериофагом T7. Но это был не обычный вирус, а специально подготовленная «библиотека»: смесь из 1660 вариантов фага, у каждого из которых была изменена одна аминокислота в структуре «хвоста» — белка, отвечающего за захват жертвы.

Первоначальное распространение инфекции в космосе происходило достаточно медленными темпами. В условиях отсутствия гравитации вирусы не имели возможности оседать на бактерии, и для их обнаружения требовалось случайное движение, что отсрочило начало эпидемии в пробирке на несколько часов.

Со временем вирусы претерпели адаптацию. В условиях космического пространства бактерии модифицировали структуру своей клеточной стенки в целях защиты, однако фаги отреагировали на это изменениями в генах, кодирующих белки, необходимые для их присоединения.

На орбите образцы находились в течение 23 дней. После доставки на Землю, ученые изучили их ДНК и определили наиболее эффективные мутации, благодаря которым вирусы способны выживать и размножаться в условиях невесомости.

Для дальнейших исследований ученые отобрали тринадцать наиболее эффективных космических мутаций и провели их искусственное слияние, получив новые штаммы бактериофагов. Эти модифицированные вирусы включали сразу пять-шесть генетических изменений и были испытаны на образцах кишечной палочки, вызывающей инфекции мочевыводящих путей и обладающей устойчивостью к естественным вирусам.

Синтезированные фаги, образованные из космических мутаций, продемонстрировали способность проникать сквозь защиту устойчивых бактерий и ликвидировать их. К примеру, фаги, полученные из мутаций, возникших в ходе земного контрольного эксперимента, оказались неспособны выполнить такую задачу. Космический отбор позволил вирусу выявить слабые места в бактериальной защите, которые обычно остаются незамеченными.

Полученные данные указывают на то, что Международная космическая станция способна выполнять не только функции научной лаборатории для проведения фундаментальных исследований, но и выступать в роли платформы для развития биотехнологий. Уникальные условия, существующие в космическом пространстве, открывают возможности для управления эволюцией вирусов с целью разработки инновационных медикаментов, эффективных против инфекций, к которым выработалась устойчивость.