Американские генетики натравили кишечную палочку на синегнойную в надежде решить проблему внутрибольничных инфекций
О синегнойной палочке (Pseudomonas aeruginosa) много говорят в контексте одной из главных проблем современной медицины — резистентности патогенных микробов к антибиотикам. Если пациенту в больнице внезапно становится плохо, и антибактериальные средства не срабатывают, то обычно главным подозреваемым становится именно «синегнойка» — агрессивный обитатель хирургических отделений. Справиться с этой псевдомонадой, считающейся «шибко умной», порой очень непросто. Больных хоронят тысячами. Варианты решения проблемы появляются в различных НИИ десятками.
В очередной попытке приструнить патоген, ученые из Массачусетского технологического института (МИТ) генетически модифицировали хорошо знакомую каждому микробиологу-практику бактерию E.Coli — кишечную палочку. Модифицировали так, что она «научилась» выслеживать синегнойку и убивать клетки ее доселе неуязвимых колоний, «обожающих» раны и абсцессы.
Разработкой безвредного для человека штамма кишечной палочки занималась группа профессора Рона Вайса (Ron Weiss, на фото ниже), специалиста в области синтетической биологии. «Бактериологическое оружие» Вайса находит клетки синегнойной палочки, грубо говоря, по запаху.
Организмы Pseudomonas aeruginosa общаются друг с другом внутри колонии с помощью различных сигнальных веществ. Характерным для синегнойной палочки секретом является соединение 3-оксододеканол-гомосеринлактон (3oC12HSL). Модифицированная E.Coli реагирует на это вещество, связываясь с ним особым протеином, и, обнаружив псевдомонаду, убивает ее с помощью яда, получившего название бактериоцин. Попадая внутрь клетки синегнойной палочки, подвижной и устойчивой к большинству антибиотиков, бактериоцин разрушает ее ДНК.
На создание бактерии-воина чародеев из МИТ вдохновило обыденное поведение самих микробов. Профессор Вайс пишет, что с помощью бактериоцинов микроорганизмы регулируют численность своих популяций. Например, если отдельная бактерия испытывает дефицит питательных веществ, она производит и выделяет токсины, содержащие белковые вещества, которые перфорируют клеточные стенки бактерий. Каждый вид микробов может убивать собственным бактериоцином лишь себе подобных. Но в современных условиях удалось заставить кишечную палочку вырабатывать яд, предназначенный для возбудителя госпитальных инфекций. Такие токсины являются химерными, «знакомыми незнакомцами», и синегнойная палочка пока не умеет вырабатывать к ним иммунитет.
Рон Вайс и его коллеги показали, что генетически модифицированная кишечная палочка в лабораторной жидкой культуре убивает «синегнойку», не причиняя вреда себе, а также другим неопасным бактериям. Добавление концентрата «клеток-убийц» в культуру P. aeruginosa на агаре привело к замедлению роста колонии патогена на 97%.
То есть, идея расботоспособна, но ее воплощение требует множества оптимизаций до того, как можно будет говорить о клинических тестах. Во-первых, в пилотной версии новый штамм кишечной палочки недостаточно силён — для того, чтобы убить одну клетку псевдомонады, нужны усилия 100 тысяч клеток модифицированной E.Coli. Чтобы увеличить эффективность, надо заставить искусственный штамм вырабатывать гораздо больше нужных в работе белков — того, что входит в состав токсина, и того, который «вынюхивает» сигнальные молекулы резистентных патогенов.
Специалисты из МИТ считают, что теоретически возможно сделать лечебный штамм кишечной палочки в 20 раз сильнее опытного экземпляра. И тогда испытать на млекопитающих, а также подумать о возможных лекарственных формах пробиотиков.
