Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН нашли способы получать модифицированные вирусы, которые более эффективно распознают и уничтожают опасные патогены.
«Для того, чтобы синтезировать новый бактериофаг, мы берем геномы природных вирусов, а дальше определенные гены заменяем на области генома другого бактериофага. Например, изменяем гены, которые отвечают за узнавание целевой бактерии. Так собирается итоговый геном синтетического фага, на основе которого образуются фаговые частицы с заданными свойствами. Этот процесс можно назвать мутагенезом (изменением в нуклеотидной последовательности ДНК, приводящим к мутациям), однако происходят не какие-то точечные мутации, а замена крупными блоками. С помощью такого способа получают ферменты, микроорганизмы или вирусы (как в нашем случае)», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Иван Константинович Байков.
При дизайне и сборке генома ученые работают с последовательностями ДНК. «Поэтому, чтобы поменять какую-либо часть фага, какой-то белок или отдельный домен, необходимо выяснить, какая конкретно часть гена кодирует эту область. Только тогда мы можем менять не ген целиком, а например его половину или последнюю треть на аналогичный фрагмент от другого бактериофага и создавать тем самым химерный белок, который, с одной стороны, будет хорошо стыковаться с фаговой частицей, а с другой стороны, привнесет что-то новое в свойства фага», — прокомментировал Иван Байков.
Одним из преимуществ бактериофагов по сравнению с антибиотиками является то, что бактериофаги не затрагивают другие бактерии, кроме целевых. Однако есть и обратная сторона высокой селективности фагов — для ряда бактериальных образцов нужно отдельно конструировать новый вариант фага или подбирать уже готовый бактериофаг. Поэтому ученые заранее создают коллекцию природных вирусов бактерий наряду с синтетическими и используют ее при необходимости.
Технологию сборки синтетических бактериофагов исследователи из ИХБФМ СО РАН испытали при создании вирусов для борьбы с клебсиеллой — патогенной бактерией, многие штаммы которой устойчивы к антибиотикам, но, как правило, чувствительны к бактериофагам. «Мы поменяли “ножки” бактериофага, специфичного к одной группе штаммов клебсиеллы, на “ножки” другого фага, переставив соответствующие гены. Тем самым у нас получились вирусы, заражающие не ту бактерию, которую они исходно инфицировали, а другой штамм. То есть перенаправили фаг с одной группы штаммов на другую группу», — пояснил ученый.
Всего исследователи сконструировали шесть новых бактериофагов, поражающих клебсиеллу. Эти вирусы размножаются интенсивнее, чем исходные, и уничтожают патогенные бактерии результативнее.