Партнер проекту
У 2013 році Центр по контролю і профілактиці захворювань США опублікував доповідь про загрозу, яку представляють собою бактерії, що придбали стійкість до антибіотиків. Згідно з доповіддю, щонайменше два мільйони людей щороку в США виявляються заражені стійкими до антибіотиків бактеріями, і 23 тисячі з них помирають. Ще частіше смерть настає внаслідок ускладнень, викликаних стійкою до антибіотиків інфекцією. Зниження ефективності антибіотиків, застосування яких і без того викликає багато суперечок, підштовхує дослідників до пошуків нових способів боротьби з патогенами.
Щонайменше два мільйони людей щороку в США виявляються заражені стійкими до антибіотиків бактеріями.
Головна причина виникнення стійкості до антибіотиків у бактерій - це використання антибіотиків. Найчастіше, неправильне або надмірне. Звичайно, якісь форми стійкості існували ще до початку масового застосування антибіотиків, поширення ліків створило сильний тиск відбору і направило еволюцію бактерій в сторону створення нових форм. Дійсно, в ситуації, коли у бактерії є два варіанти: виявитися стійкою до антибіотика або загинути, всі виникаючі мутації, що забезпечують стійкість, дають величезну перевагу своїм власникам. Тільки такі бактерії будуть безтурботно розмножуватися при дією антибіотика і передавати свої гени наступним поколінням. Мутації ж, завдяки недостатній точності копіювання генома, відбуваються постійно з певною частотою . У стресових умовах ця частота навіть може помітно зростати. В цілому, вигідніше збільшити шанси на виникнення добре пристосованої до нових умов особини, навіть підвищивши при цьому шанси на виникнення нежиттєздатних і просто погано пристосованих.
Бактерія синьогнійна паличка
Загроза того, що антибіотики можуть виявитися безсилими, змушує вчених придумувати все більш оригінальні методи боротьби з інфекціями. Так, група Метью Чана (Matthew Wook Chang) з Наньянського технологічного університету в Сінгапурі намагається озброїти зазвичай нешкідливу, що мешкає в шлунково-кишковому тракті теплокровних істот бактерію Esherichia coli (E. coli) для боротьби з синьогнійної палички (Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa). Синьогнійна паличка може викликати запалення легенів, цистит, виявляється при абсцесах і гнійних ранах. Вона особливо небезпечна для людей зі зниженим імунітетом і часто є причиною внутрішньолікарняних інфекцій - головного джерела стійких до антибіотиків штамів бактерій. Здатність утворювати труднопроніцаемие біоплівки робить її ще більш небезпечною з точки зору розвитку стійкості до антибіотиків.
При зустрічі з ворогом бактеріівзривалісь, і отрута опинявся зовні.
В більш ранній роботі E. coli були генетично модифіковані так, щоб синтезувати і накопичувати в собі білок, вибірково вбиває синьогнійну паличку - піоцін. При зустрічі з ворогом E. coli вибухали, і отрута опинявся зовні. Хоча in vitro E. coli непогано справлялися, цей метод був визнаний недостатньо точним, акуратним і безпечним для використання in vivo.
У 2013 році вчені Ходімо далі , Навчивши E. coli вистежувати, переслідувати і вбивати синьогнійну паличку. Для цього в геном бактерій були внесені три зміни. Замість гена піоціна був введений ген білка микроцинов S . Микроцинов S менше за розміром і здатний вибиратися з клітки назовні через мембрану сам. Це позбавило E. з oli від долі камікадзе. Іншим зброєю E. coli стала ДНКаза I - фермент, здатний руйнувати дезоксирибонуклеїнові кислоти, за рахунок яких досягається міцність і непроникність биопленок.
Нарешті, E. з oli треба було забезпечити системою для вистежування синьогнійної паличок. У цьому допомогли самі патогени. Для контролю своєї чисельності і щільності популяції вони користуються спеціальної сигнальної молекулою. Всі бактерії P. aeruginosa виділяють їх в навколишнє середовище, і всі здатні оцінювати їх концентрацію. На підставі цього бактерії приймають рішення, ділитися далі або, навпаки, оголошувати режим жорсткої економії. В клітини E. з oli був вбудований ген, що кодує білок, який взаємодіє з цієї сигнальної молекулою. Ця взаємодія активує синтез микроцинов і ДНКази і, крім того, керує рухом E. coli - бактерії починають рухатися туди, де більше ворогів (і концентрація сигнальної молекули вище).
У мишей, заражених синьогнійної палички, вживання модифікованих E. з oli в їжу призвело до зниження кількості патогенів, які не викликало видимих побічних ефектів і запобігло розвиток симптомів захворювання.
Додаткова зручність полягає в тому, що модифіковані E. coli можуть працювати сторожами. Вони будуть спокійно існувати в шлунково-кишковому тракті людини з високим ступенем ризику захворювань, що викликаються синьогнійної палички, і активізуватися тільки в разі розвитку захворювання.
