Австралийские ученые использовали вирусы-бактериофаги против устойчивой к антибиотикам бактерии Acinetobacter baumannii. Бактериофаги используют защитную капсулу бактерии для прикрепления и проникновения внутрь клетки и исследователи выяснили, что когда в их присутствии бактерии приобретают мутации, которые лишают их капсулы, они становятся уязвимы для антибиотиков.

Работа опубликована в журнале Nature Microbiology.

Несмотря на то, что супермикробом, устойчивым к действию множества антибиотиков, могут стать самые разные бактерии (например, в 2019 году такое свойство приобрел штамм сальмонеллы из Конго), чаще всего это представители шести видов, которые объединены в аббревиатуру ESKAPE: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter sp.

Вариантов справиться с ними теоретически может быть несколько — например, можно искать новые антибиотики, которые не вызывают устойчивости, строить искусственные антимикробные молекулы. Есть и другой вариант — сражаться с бактериями с помощью вирусов-бактериофагов (можно их генетически модифицировать, чтобы они наверняка попали в цель).

Группа ученых из Университета Монаша в Мельбурне под руководством Джереми Барра (Jeremy Barr) занималась поиском бактериофагов, которые поражали бы бактерию Acinetobacter baumannii, одну из шестерки ESKAPE. Они подобрали два фага, ΦFG02 и ΦCO01, которые обладают способностью паразитировать на разных штаммах бактерии. Но среди культур бактерии обнаружились и устойчивые к бактериофагам мутанты — и у них исследователи заметили неожиданную особенность: они оказались лишенными полисахаридной капсулы.

Два штамма бактерии: дикого типа (слева) и «голые», без капсулы (справа) / Altamirano et al. / Nature Microbiology, 2021

Отследив распределение бактериофагов в культуре бактерий, авторы работы выяснили, что вирусы ΦFG02 и ΦCO01 плохо прикрепляются к мутантам — по крайней мере, 99 и 97 процентов соответственно обнаружились на поверхности бактерий дикого типа. Следовательно, капсула обычно помогает вирусам проникнуть внутрь, а «голые» бактерии оказываются неприступны.

Однако та же самая капсула служит преградой для множества антибиотиков, к которым устойчива Acinetobacter baumannii. Поэтому исследователи предположили, что, приобретя защиту от фагов, мутанты станут уязвимы для антибиотиков. И действительно, в присутствии фага ΦFG02 бактерия стала в 16 раз чувствительнее к цефтазидиму и в 2 раза — к другим бета-лактамам и ципрофлоксацину. А фаг ΦCO01 придал ей чувствительности к миноциклину, цефепему и ампициллину. Кроме того, соседство с фагами привело к тому, что мутанты стали поддаваться действию комплемента — системы белков из человеческой крови, которая начинает буравить дыры в оболочках бактерии еще до того, как иммунные клетки распознают в ней врага.

Наконец, авторы работы продемонстрировали, что фаги могут быть эффективны и in vivo. Для этого бактерией заразили мышей, а вдогонку ввели в места заражения бактериофагов. В итоге всего через 8–12 часов число бактерий в пораженных тканях снизилось на порядок в присутствии ΦFG02 и на два порядка — в присутствии ΦCO01. Таким образом, даже без участия антибиотиков, бактериофаги сделали бактерию более уязвимой к собственным защитам мышиного организма.