Фаговая терапия идет на смену антибиотикам

Взаимодействие фагов с бактерией

Фаги – бактериальные вирусы, воспроизводящиеся в клетках микроорганизмов. Размеры большинства известных фагов варьируются в пределах 50-100 нм. Бактериальный вирус является частицей надмолекулярного уровня организации и состоит чаще всего из нуклеиновой кислоты и нескольких структурных белков.

Взаимодействие фага с бактерией можно условно разделить на несколько этапов. Первоначально фаг адсорбируется на определенных рецепторных участках клеточной поверхности. Затем происходит инъецирование (проникновение) фаговой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в клетку. С этого момента функционирование всего биосинтетического аппарата микроорганизма изменяется.

В результате такой перестройки синтезируются компоненты фаговых частиц. Далее в процессе самосборки формируются дочерние фаги (100-200 частиц в одной клетке). Специфические фаговые ферменты разрушают клеточную стенку и освобождающиеся бактериальные вирусы взаимодействуют с другими клетками. Таким образом, фаги репродуцируются в геометрической прогрессии, пока не будет лизирована (уничтожена) вся популяция конкретного микроба.

Концепция фаготерапии

Идея об использовании фагов в лечении бактериальных болезней возникла сразу же после открытия бактериальных вирусов. Исследование свойств фагов в последние несколько десятилетий способствовало развитию концепции фаготерапии. Применение фагов в качестве лечебных антимикробных агентов – одна из наиболее перспективных современных медицинских нанотехнологий.

Возбудители (патогены) практически всех инфекционных болезней бактериальной этиологии, как правило, устойчивы ко многим антибиотикам. Фаги в сравнении с антибиотиками имеют ряд следующих преимуществ:

• фаги лизируют антибиотикорезистентные формы патогенов;
• бактериальные вирусы не подавляют рост нормофлоры;
• фаги хорошо проникают в различные ткани макроорганизма (человека и животного);
• концентрация фагов в инфекционном очаге нарастает в результате саморазмножения и быстро снижается после ликвидации инфекции;
• фаги не оказывают отрицательного влияния на ферментные системы макроорганизма;
• фаги могут эффективно использоваться для профилактики бактериальных болезней.

Следует отметить, что фаги совместимы с другими медикаментами. Возможно применение фагов в сочетании с антибиотиками.

Отечественные исследования и разработки в области фаготерапии

В настоящее время в разработке и производстве лечебных фаговых препаратов лидирующие позиции в мире занимают Россия, Польша, Франция и Грузия. В России отдельные лечебные образцы бактериальных вирусов выпускают несколько предприятий НПО “Микроген”. В то же время еще целый ряд вопросов фаготерапии остаются открытыми и многие фаговые препараты еще предстоит разработать.

Актуальные проблемы фаготерапии находятся в центре внимания ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии (п. Оболенск Московской области). Группа вирусологов под руководством Е.Л. Жиленкова и В.М. Поповой располагает большой коллекцией бактериофагов, включающей несколько сотен видов. Эта коллекция периодически пополняется новыми фагами, выделяемыми из различных природных источников. Вирусологи ГНЦ ПМБ изолируют фаги на основе методик собственной разработки, которые являются предметом «ноу-хау».

К настоящему времени выделены фаги, лизирующие бактерии родов Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas, Proteus, Klebsiella, Escherichia, Salmonella, Campylobacter, Yersinia, Mycobacterium и т.д. Фаговая коллекция служит базой для конструирования различных лечебно-профилактических фаговых препаратов.

Группа Е.Л. Жиленкова и В.М. Поповой конструирует лечебные образцы бактериальных вирусов с ориентацией на определенные требования:

1. Препарат должен включать только вирулентные фаги с широкими литическими спектрами по отношению к штаммам конкретного бактериального патогена. При этом бактериальные вирусы не должны взаимодействовать с микроорганизмами нормофлоры.

2. Фаги должны воспроизводиться в клетке-хозяине с высоким выходом дочерних фаговых частиц.

3. Литическая активность препарата должна быть стабильной при длительном его хранении.

4. Препарат должен включать фаги, существенно отличающиеся друг от друга по механизму взаимодействия с клеткой – хозяином. Применение таких комбинаций при лечении уменьшает вероятность генерации фагоустойчивых форм в популяции патогена.

Правильность такого методологического подхода была неоднократно подтверждена при разработке отдельных лечебных фаговых препаратов. В частности, разработан эффективный фаговый образец для лечения хронического гнойного среднего отита. Эти данные были представлены аспирантом ГНЦ ПМБ Д.В. Поповым в его кандидатской диссертации. В настоящее время проводится работа по внедрению этого препарата в медицинскую практику.

Использованию фагов в лечебных целях должен предшествовать бактериологический анализ клинических материалов конкретного больного. Например, респираторное заболевание может быть результатом патогенного действия одновременно нескольких возбудителей. Этиология болезни во многом зависит от индивидуальных особенностей больного. Это следует учитывать при фаготерапии.

В настоящее время одним из наиболее тяжелых респираторных заболеваний человека является стрептококковая пневмония. Эффективные методы его лечения еще не разработаны. В различных странах мира выявлена циркуляция антибиотико-резистентных штаммов возбудителя этой разновидности пневмонии - Streptococcus pneumoniae.

Группа Е.Л. Жиленкова и В.М. Поповой в настоящее время работает над созданием лечебного препарата, включающего вирулентные фаги с литической активностью по отношению к антибиотико-устойчивым формам S. pneumoniae.

Экспертная группа / R&D.CNews