В попытке справиться с устойчивостью бактерий к антибиотикам, учёные обратились к созданию генетически модифицированных вирусов. На прошлой неделе в США прошла конференция CRISPR Congress 2017 — на ней специалисты биотехнологических компаний представили новые разработки в области лечения бактериофагами. Испытания некоторых препаратов начнутся уже в следующем году.
Бактериофаги — это вирусы, которые избирательно поражают и уничтожают бактериальные клетки. Идея использовать их для борьбы с инфекциями, мягко говоря, не нова — лечение бактериофагами или «фаготерапию» практиковали ещё в 20-х годах прошлого века, а в России сейчас зарегистрировано 13 препаратов такого рода. Фаготерапия считается более безопасной для микрофлоры, чем антибиотики, поскольку вирусы убивают определённые бактериальные штаммы, а не всё, что попадается им на пути. Однако на Западе лечение вирусами довольно быстро забросили: большинство работ публиковались на русском или грузинском языках, механизмы действия вирусов были не совсем ясны, к тому же на рынке появились антибиотики, которые проще изготовить и хранить.
Но в XXI веке, когда устойчивость бактерий к антибиотикам стала серьёзной проблемой, учёные снова обратились к фаготерапии. Однако вирусы, которые встречаются в природе, их не удовлетворяют, поскольку и к ним патогены умеют приспосабливаться. Если бы у бактерий развилась резистентность к определённому виду бактериофагов, медикам пришлось бы искать другой вид, способный убить тот же микробный штамм, а надзорным органом — раз за разом одобрять новые виды лечения. Кроме того, природных фагов нельзя запатентовать, а это фарминдустрии невыгодно.
Биотехнологические компании разрабатывают вирусы, которые настраивают бактериальную систему CRISPR против самих бактерий. Например, представители фирмы Locus Biosciences на конференции рассказали, что создают фагов для борьбы с устойчивыми микроорганизмами. В их ДНК есть участки, кодирующие гидовые РНК, которые выводят из строя ген, ответственный за резистентность. Когда вирус заражает бактерию, гидовая РНК закрепляется на гене устойчивости, и бактериальный энзим Cas3 — обычно патоген использует его как раз для борьбы с вирусами — уничтожает эту нуклеотидную последовательность. Через некоторое время Cas3 уничтожает всю ДНК и убивает бактерию.
Специалисты французской компании Eligo Bioscience используют аналогичный подход. Они вырезают из бактериофага все гены, ответственные за размножение и встраивают ДНК, которая кодирует гидовые РНК и бактериальный энзим Cas9. Cas9 режет бактериальную ДНК в определённой точке, и этот разрыв запускает процесс саморазрушения микробов. Президент Eligo объяснил, что этот вирус предназначен для борьбы с кишечными патогенами, но не уточнил, с какими именно.
Locus и Eligo начнут клинические испытания через 18—24 месяца. Сначала они будут лечить тяжёлые инфекции, но в будущем планируют создать фагов для «тонкой настройки» микрофлоры — теоретически, это позволит бороться с ожирением, аутизмом и некоторыми видами рака. В настоящий момент связи между микробиотой и перечисленными заболеваниями изучены плохо, но представители компаний надеются, что к тому моменту, как фаготерапию начнут активно использовать, это уже не будет проблемой. Более того, они и сами могут участвовать в этих исследованиях: если учёным удастся изменять микрофлору лабораторных животных с помощью вирусов, станет ясно, какие штаммы микробов влияют на развитие аутизма и других отклонений.
До того, как лечение генетически модифицированными вирусами войдёт в медицинскую практику, придётся ответить на множество вопросов. Скорее всего, для лечения инфекций понадобится множество фагов; нужно выяснить, не вызовут ли они нежелательные иммунные реакции. Кроме того, неизвестно, не могут ли сами фаги передать бактериям гены резистентности. Вероятно, мы скоро узнаем ответы — ведь антибиотикорезистентность заставляет учёных всё активнее искать новые варианты.