«Наша работа предполагает, что суперразбрасыватели фагов могут способствовать развитию бактерий в естественной среде, но не подходят для использования в медицине», — сказал ведущий автор исследования Эрик Кин, аспирант Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури, который руководил проектом в Университет Майами в Корал-Гейблс, Флорида, и в Национальном институте рака (NCI) в Бетесде, штат Мэриленд. «Мы думаем, что наши результаты — это то, о чем должны знать клиницисты и исследователи, потому что разные фаги, похоже, распространяют гены устойчивости к антибиотикам с разной скоростью. Очевидно, мы не хотим разрабатывать методы лечения с использованием фагов, которые эффективно распространяют гены устойчивости к антибиотикам по бактериальное сообщество ".Бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии, — самые многочисленные микроорганизмы на планете. Они убивают огромное количество бактерий в естественной среде, а в некоторых странах, таких как Грузия и Польша, бактериофаги используются для лечения бактериальных инфекций.
С ростом устойчивости к противомикробным препаратам возобновился интерес к использованию бактериофаговой терапии в Соединенных Штатах и Европе.Хотя ученым известно, что многие бактерии несут плазмиды, внехромосомные элементы ДНК, которые часто кодируют устойчивость к антибиотикам, ранее никто не изучал, что происходит с этими плазмидами, когда вторгающийся бактериофаг разносит бактериальную клетку. «Неизвестно, разрушаются ли плазмиды во время фаговой инфекции или высвобождаются нетронутыми после фагового лизиса, после чего их закодированная устойчивость могла быть приобретена другими бактериями», — сказал г-н Кин.Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, исследователи из Университета Майами и NCI собрали библиотеку изолятов экологических фагов из образцов окружающей среды, включая образцы почвы из Мэриленда и воды канала во Флориде.
Они заразили штаммы Escherichia coli, устойчивые к антибиотику ампициллину, с помощью 20 различных фаговых изолятов, а затем измерили количество плазмидной ДНК, высвободившейся неповрежденной после лизиса фага.Исследователи обнаружили, что два из 20 бактериофагов способствовали переносу плазмиды в 50 раз больше, чем у других 18 фагов, и что эти два фага были способны эффективно высвобождать несколько разных плазмид, каждая из которых несет свой ген устойчивости к антибиотикам. Исследователи назвали эти два бактериофага SUSP1 и SUSP2, сокращенно от superspreader. «Мы придумали это название, потому что думали, что то, что мы наблюдаем, вызывает в памяти феномен в эпидемиологии, при котором наблюдается чрезмерная передача инфекции относительно небольшого процента населения в целом», — сказал г-н Кин.
Дополнительные эксперименты показали, что SUSP2 способствует передаче устойчивости к антибиотикам сообществам почвенных бактерий из Мэриленда и Вайоминга. Добавление SUSP2 к совместным культурам канамицин-устойчивых E. coli и канамицин-чувствительных бактерий Bacillus привело примерно в 1000 раз к более устойчивым к канамицину бактериям Bacillus, чем возникло в контрольных группах без фагов, что позволяет предположить, что этот фаг может передавать гены устойчивости к антибиотикам. бактериям помимо кишечной палочки и в более естественных условиях.Исследователи охарактеризовали биологию двух фагов с помощью электронной микроскопии и секвенирования генома. «Основываясь на нашей работе с рядом различных мутантов хорошо охарактеризованных фагов, мы предполагаем, что причина, по которой эти два фага являются особенными, заключается в том, что им не хватает гидролитических эндонуклеаз, которые другие фаги используют для очень эффективного измельчения ДНК во время инфекции», — сказал г-н.
Увлеченный. «Мы думаем, что суперпредставители лишены этих ферментов, и в результате ДНК выживает после заражения практически без изменений».Он сказал, что при разработке методов лечения бактериофагами исследователи должны держаться подальше от «суперраспространителей», отметив, что большинство протестированных фагов были гораздо менее эффективны в обеспечении передачи устойчивости к антибиотикам.
Направления будущих исследований включают в себя более комплексную оценку конкретных механизмов, лежащих в основе суперпредставителей, и оценку распространенности этого явления в естественной среде, в том числе в организме человека.
