Вчені вперше «вручну» синтезували бактеріофаги з укороченим геномом, що лізують різні штами Pseudomonas aeruginosa . Цей досвід може стати першим кроком до створення нових антибактеріальних засобів

Бактеріофаги сьогодні розглядаються як перспективні антимікробні агенти, особливо актуальні через поширення стійких до антибіотиків штамів патогенних бактерій. Для терапії антибіотикорезистентних інфекцій застосовують як природні, і генетично модифіковані бактеріофаги. А нещодавно вченим удалося синтезувати бактеріофаг «з нуля».

Геноми бактеріофагів невеликого розміру, проте сьогодні відомі функції далеко не всіх фагових генів. Не виключено, що послідовності з невідомими функціями (а їх до 80% геному!) можуть створювати проблеми під час використання фагів у людини. Крім того, вони ускладнюють процес генетичної модифікації фагів. Португальські вчені вирішили створити літичний бактеріофаг з мінімальним геномом – що містить лише гени, необхідні для інфікування конкретної бактерії-мішені та повного циклу реплікації. Раніше подібний експеримент проводився на прокаріотах – вчені створили бактерію Mycoplasma mycoides із мінімальним геномом.

Новий синтетичний бактеріофаг вражає синьогнійну паличку Pseudomonas aeruginosa – бактерію, яка відома широким поширенням стійких до антибіотиків штамів. Лікування інфекцій, викликаних синьогнійною паличкою, - одне з пріоритетних завдань ВООЗ. Вчені взяли за основу бактеріофаг, специфічний до Р. aeruginosa , виділений зі стічних вод (він отримав назву РЄ3). З 28 отриманих від пацієнтів зразків Р. aeruginosa , бактеріофаг вражав 7. Геном фага PE3 був секвенований: він містив приблизно 55 послідовностей, що кодують білки.

Вчені вирізали з геному бактеріофага PE3 кілька блоків генів, отримані конструкції розмножили в клітинах дріжджів, а потім перенесли в бактерію-господаря P. aeruginosa , щоб перевірити, чи здатна спадкова інформація фага запустити програму збирання вірусних частинок. Досвід вдався: у культурах бактерій утворилися видимі фагові бляшки – місця, де вірус зруйнував бактерії.

Подальші експерименти показали деякі особливості синтетичних фагів: в повному обсязі синтетичні бактеріофаги змогли інфікувати самі штами синьогнійної палички, як і його природний попередник; антибактеріальна ефективність бактеріофагів in vitro збереглася високому рівні; in vivo в експериментах на комахах (великої воскової молі G. mellonella) синтетичні бактеріофаги, як і їх природний попередник, підвищували виживання тварин, інфікованих P. aeruginosa.

Автори роботи вважають, що їхній підхід до створення синтетичних фагів дозволить у майбутньому швидко створювати літичні бактеріофаги проти конкретних патогенних бактерій.

* Pires DP, Monteiro R., Mil-Homens D. та ін. Designing P. aeruginosa synthetic phages with reduced genomes. Sci Rep; 2021, 11:2164. https://doi.org/10.1038/s41598-021-81580-2