Ежегодно лекарственно-устойчивые инфекции убивают более 50 000 человек в Европе и США и еще сотни тысяч во всем мире. Согласно обзору устойчивости к противомикробным препаратам, проведенному по заказу премьер-министра Великобритании, неспособность решить растущую проблему лекарственно-устойчивых инфекций может привести к 10 миллионам смертей в год и к 2050 году стоить до 100 триллионов долларов США.Теперь исследователи из факультета стоматологической медицины Еврейского университета Иерусалима предлагают способ изменить ситуацию с вредными бактериями, заражающими людей, путем заражения их крошечными вирусами, называемыми бактериофагами.
Как ни странно, один такой вирус, выращенный из сточных вод Иерусалима, может помочь предотвратить заражение после стоматологических процедур.Всего несколько десятилетий назад антибиотики считались чудо-лекарствами. По иронии судьбы, поскольку они работали так хорошо, их использовали слишком часто, что привело к появлению устойчивых к лекарствам бактерий. Эти неизлечимые патогены развили мутации, позволяющие им противостоять антибиотикам, которые врачи назначают для борьбы с ними.
Одним из таких патогенов является Enterococcus faecalis, бактерия, обитающая в желудочно-кишечном тракте человека. Этот опасный для жизни патоген вызывает различные заболевания, от эндокардита (потенциально смертельной сердечной инфекции) до бактериемии (вредоносные бактерии в кровотоке), а также инфекции мочевыводящих путей, менингит и инфекции корневых каналов после лечения.
E. faecalis — это очень устойчивый штамм, и его особенно трудно нацелить, когда он сгруппирован в липкий бактериальный кластер, называемый биопленкой. E. faecalis часто излечивается от хронических инфекций, связанных с лечением корневых каналов, и инфекция может сохраняться в 20–33% корневых каналов.
Ужасающий уровень инфекций отражает ограничения текущих вариантов лечения. Таким образом, важно разработать дополнительные способы нацеливания на высоковирулентные бактерии, такие как E. faecalis, особенно в форме биопленок.
Перспективной альтернативой традиционным антибиотикам является терапия бактериофагами. Бактериофаги или «фаги» — это вирусы, поражающие бактерии.
Фаги играют ключевую роль в поддержании естественного баланса в отношениях хищник-жертва с бактериями. Они эволюционировали вместе со своими бактериальными хозяевами, чтобы стать высокоэффективными специфическими «профессиональными убийцами бактерий».Теперь исследовательская группа во главе с доктором Роненом Хазаном из Института стоматологических наук Еврейского университета и доктором Нурит Бейт из Школы стоматологической медицины Еврейского университета и Хадасса вместе со своими коллегами и студентами доктором Шунит Глейзер, Лерон Халифа, Даниэль Гельман и Яир Брош определили способ использования фаговой терапии для нацеливания на биопленки E. faecalis.Исследователи выделили анти-E. faecalis из сточных вод очистных сооружений Иерусалима.
Фаг, названный EFDG1, способен инфицировать штамм V583 E. faecalis, устойчивый к ванкомицину, наиболее эффективному анти-E. faecalis антибиотик.Команда оценила эффективность EFDG1 против клеток E. faecalis как в жидкой культуре, так и в форме биопленки. Поскольку в настоящее время нет эффективных способов искоренить биопленки E. faecalis, цель исследователей состояла в том, чтобы нацелить на E. faecalis в его наиболее устойчивой форме, например, биопленку.
В обоих случаях EFDG1 почти полностью уничтожил бактериальные культуры. EFDG1 оказался высокоэффективным против различных изолятов E. faecalis и E. faecium, независимо от их профиля устойчивости к антибиотикам.
Более того, исследователи показали, что EFDG1 был высокоэффективен при инфекции корневых каналов как in vitro, так и ex vivo в образцах тканей. Эти данные свидетельствуют о том, что фаговая терапия с использованием EFDG1 может быть эффективным способом предотвращения инфекции E. faecalis после процедур корневых каналов.Чтобы узнать, безопасен ли EFDG1 для борьбы с инфекциями E. faecalis у людей, исследователи исследовали фаги EFDG1 на наличие опасных генов.
Визуализировав фаг с помощью электронной микроскопии с последующим секвенированием всего генома, исследователи обнаружили, что он принадлежит к подсемейству Spounavirinae фагов Myoviridae, которые включают других многообещающих кандидатов для терапии против грамположительных патогенов. Более того, они обнаружили, что геном EFDG1 не содержит явно вредных генов.По словам доктора Ронена Хазана, «идея использования фагов в качестве антибактериальных препаратов не нова. Фаговая терапия была впервые предложена в начале 20-го века, но затем от нее отказались по разным причинам, включая поразительный успех химических антибиотиков.
Сейчас мы стоим на пороге новой эры с ограничениями синтетических антибиотиков и появлением устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Таким образом, настало время еще раз взглянуть на то, что предлагает мать-природа в борьбе с бактериями. показывает, что бактериофаги могут оказаться эффективным инструментом в разработке столь необходимых новых противомикробных препаратов ».Это исследование будет опубликовано в апрельском выпуске журнала «Прикладная и экологическая микробиология» за 2015 год как «Нацеливание на биопленку Enterococcus faecalis с использованием фаговой терапии».
Исследование было поддержано стартапом Еврейского университета / Йиссум.