Модифицированные вирусы заставят бактерий убивать самих себя
На прошедшей недавно в США конференции CRISPR 2017 сразу несколько компаний представили свои разработки, где вирусы-бактериофаги используются для борьбы с болезнетворными бактериями, заставляя «иммунную систему» бактерий действовать против них. Уже в следующем году могут начаться клинические испытания подобных методов.
Бактериофаги
© ZEISS Microscopy/Flickr
Применять бактериофагов для борьбы с болезнями врачи научились уже давно. Эти вирусы поражают только определенные виды или штаммы бактерий, поэтому они более безопасны, чем антибиотики.
Но развитие бактериофаговой терапии шло медленно, отчасти потому, что бактериофаги встречаются в природе и не могут быть запатентованы. Бактерии же способны сравнительно быстро вырабатывать устойчивость к бактериофагам, поэтому ученым приходилось разыскивать все новых и новых бактериофагов, способных победить один и тот же штамм бактерий.
Регулирующие органы в такой ситуации должны постоянно одобрять каждое обновление.
Теперь ряд биотехнологических компаний начали создавать вирусы, которые умеют обращать действие иммунной системы бактерий против них самих. Обычно система CRISPR служит бактериям для распознавания и уничтожения бактериофагов.
При заражении бактерии геном фага попадает в бактериальный и там интенсивно копируется, с него считывается РНК, бактериальные рибосомы вынуждены синтезировать вирусные белки, начинается сборка новых вирусов, которые покидают бактерию и отправляются на поиски новых жертв. Бактерия при этом часто гибнет.
Но в геноме бактерий в ходе эволюции накопилось немало фрагментов вирусных геномов, которые помогают заметить угрозу. С этих фрагментов может синтезироваться РНК с нужными сигнальными последовательностями.
Если тот же вирус снова попадет в бактериальную клетку, синтезированная бактерией РНК провзаимодействует с вирусным геномом по принципу комплеметарности, а специальный бактериальный фермент Cas9 умеет разрезать такие взаимодействующие структуры, уничтожая вирус.
Компания Lotus создала бактериофаги, которые направляют молекулу РНК, служащую сигналом для разрезающего фермента, на геном самой бактерии, точнее на тот участок ДНК, где содержится ген устойчивости к антибиотикам. В результате фермент разрушает цепочку ДНК самой бактерии.
Аналогичный метод применяет и французская компания Eligo Bioscience. Обе компании надеются начать клинические испытания через 18-24 месяца.
Их первая цель – лечение бактериальных инфекций, в том числе устойчивых к антибиотикам. Но в конечном итоге они хотят разработать фаги, которые позволят им уничтожать природные бактерии, встречающиеся в организме человека и связанные с ожирением, аутизмом и некоторыми видами рака.
То есть люди получат инструмент редактирования собственного микробиома. Исследователи понимают, что пока причинно-следственные связи видового состава бактерий в организме и различных расстройств изучены плохо.
Но они считают, что к тому моменту, когда они научатся эффективно контролировать микробиом, эти связи уже будут хорошо изучены.
