Ученые впервые применили бактериофаги для лечения микобактериальной инфекции у человека. В статье, опубликованной в Nature, говорится, что это первый случай медицинского использования генно-модифицированных бактериофагов. В описанном клиническом случае состояние пятнадцатилетней пациентки, больной муковисцидозом и хронически инфицированной Mycobacterium abscessus, существенно улучшилось после новаторского лечения.
Бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) – могут стать альтернативой антибиотикам, однако они ранее не применялись для лечения микобактериальных инфекций у людей. В то же время, персонализированная внутривенная фаговая терапия для других инфекций уже была описана.
Коллектив российских ученых из МФТИ, Сколтеха, Санкт-Петербургского университета и других вузов исследовал два вида вируса-бактериофага, которые заражают бактерию, устойчивую к антибиотикам. Исследование описано в журнале Viruses.
Acinetobacter baumannii, или акинетобактерия Баумана, врагов которой исследовали ученые, живет в больницах и вызывает пневмонию и инфекции мочевых путей. В последние годы опасность бактерии выросла из-за того, что она приобрела устойчивость к большинству антибиотиков, антисептикам, моющим средствам и ультрафиолетовому излучению.
Для борьбы с устойчивой бактерией могут быть использованы ее естественные враги — бактериофаги, или фаги, — это вирусы, которые прикрепляются к поверхности бактерии и вводят внутрь свой генетический материал. Зараженная клетка начинает производить копии вируса внутри себя, после чего лопается и погибает, а новые вирусы выходят наружу.
Ученые исследовали двух уже известных фагов, которые специализируются на A. baumannii — AS11 и AS12, выделенных из клинических образцов в России и отходов рыбоводства в Швейцарии, и протестировали их на культурах, устойчивых к антибиотикам A. baumannii, собранных у 100 пациентов из 32 городов России и Белоруссии. Выяснилось, что в течение пяти минут 95% вирусов прикрепляются к стенке бактерий, а через час бактерии лопаются, выпуская наружу по 150—300 новых фагов.
По мнению ученых, хотя исследованные ими батериофаги и кажутся перспективными для борьбы с бактерией Баумана, далеко не все штаммы этой бактерии уязвимы для них. Это же можно сказать и про остальных фагов из того же семейства, что и AS11 и AS12.
Микобактериальные инфекции вносят существенный вклад в инфекционную заболеваемость и смертность: например, от полирезистентного туберкулеза умирает около 230000 человек в год. Антибиотикорезистентные нетуберкулезные микобактериальные болезни также широко распространены, в частности, от них часто страдают больные муковисцидозом. Хронические инфекции могут быть причиной осложнений и смерти после трансплантации легких, которая часто требуется таким пациентам.
Ребека Дедрик (Rebekah M. Dedrick) и Карлос Гуерреро-Бустаманте (Carlos A. Guerrero-Bustamante) из Питтсбургского университета вместе с коллегами описали клинический случай пятнадцатилетней девушки, больной муковисцидозом и хронически инфицированной антибиотикорезистентным штаммом Mycobacterium abscessus подвидаmassiliense. Болезнь сопровождалась несколькими сопутствующими патологиями, включая недостаточность поджелудочной железы, инсулинозавизимый сахарный диабет и поражения печени, связанные с основным заболеванием.
Пациентке была проведена успешная двухсторонняя трансплантация легких. В течение восьми лет до этой операции она получала специфическую терапию против нетуберкулезной микобактериальной инфекции. Трансплантация прошла без осложнений, после нее девушка получала иммуносупрессивную терапию и антибиотики. После трансплантации в мокроте обнаружилась M.abscessus, печень была увеличена, функциональные печеночные пробы были патологическими. Послеоперационная рана через неделю после завершения курса внутривенного введения антибиотиков была воспалена, на предплечье появились поражения кожи.
Пациентка был выписана из больницы через семь месяцев с диагнозом диссеминированной микобактериальной инфекции. Несмотря на продолжение протвомикробного лечения, на разных частях тела продолжали появляться поражения кожи в виде узелков, состояние хирургической раны ухудшилось.
Поскольку лечение антибиотиками не давало эффекта, ученые решили провести лечение бактериофагами. Чтобы подобрать потенциально подходящие фаги, они использовали культуру штамма GD01 M.Abscessus, выделенную у пациентки через месяц после операции. Они обратились к коллекции, которая включала более 10000 фагов, геном 1800 из которых был известен. Был обнаружен только один бактериофаг, Muddy, который мог эффективно убивать микобактерии штамма GD01. Эффективность второго выбранного бактериофага, ZoeJ, была низкой, поэтому ученые использовали метод генной инженерии Bacteriophage Recombineeringof Electroporated DNA (BRED), чтобы увеличить его терапевтическую силу. Для третьего выбранного фага, BPs, который изначально слабо инфицировал M.Abscessus, авторы выделили мутантов с измененным спектром литического действия (HRM1 и HRM10).
Все три фага относятся к сифовирусам (Siphoviridae). В лабораторных экспериментах ZoeJ и BPs были менее эффективны, чем Muddy, но смесь из трех бактериофагов in vitro не оставляла в живых ни одной M.Abscessus даже при ее высоких концентрациях.
Ученые вводили пациентке приготовленную смесь из трех фагов (109 бляшкообразующих единиц каждого фага) внутривенно каждые 12 часов, лечение было назначено ориентировочно на 32 недели. Больная была выписана из больницы через девять дней, лечение продолжалось дома. Во время первых двух часов лечения у пациентки отмечалась потливость, она испытывала приливы жара, но в остальном лечение переносилось хорошо: другие побочные эффекты зафиксированы не были. Через месяц терапии было добавлено местное лечение бактериофагами в местах поражений кожи.
В течение шести месяцев (к моменту написания статьи) состояние пациентки постепенно улучшалось: послеоперационная рана заживала, улучшались функции легких и печени, она начала набирать вес, хотя рана на грудине затянулась не полностью. Позитронно-эмиссионная томография показала улучшения со стороны внутренних органов и кожных узелков. M.abscessus не обнаруживалась в мокроте и крови начиная с первого дня лечения, но все еще выделялась из кожных узелков.
Ученые отмечают, что обнаруженные и модифицированные ими бактериофаги не являются универсальным средством терапии против M.Abscessus. Так, они не были эффективны для штамма GD02, который был выделен у другого пациента.
Авторы пишут, что, согласно их информации, это был первый случай терапевтического использования бактериофагов при микобактериальной инфекции у человека, а также первый случай использования генно-инженерных фагов. Хотя лечение фагами было связано с улучшением состояния пациентки, ученые не исключают возможности, что аналогичные эффекты могли произойти без него: один клинический случай не позволяет делать выводы. Но они указывают, что обычно среди пациентов с аналогичными состояниями отмечается высокая заболеваемость и смертность. Кроме того, улучшение состояния их пациентки не было связано с началом или завершением других видов терапии.
Ранее ученые обнаружили, что бактериофаги имеют «средства связи», при помощи которых они «договариваются», уничтожать ли инфицированную бактерию. Также ученые нашили вдохновение для разработки потенциальных методов лечения муковисцидоза, изучая движение хламидомонад в ньютоновских и вязкоупругих жидкостях.
Источник: https://nplus1.ru
