Вирусный апгрейд: как CRISPR превращает фаги в супергероев

С глобальным увеличением антибиотикорезистентности, традиционные антибиотики теряют свою эффективность, что делает лечение бактериальных инфекций всё более сложным. В ответ на эту проблему, компания Locus Biosciences из Северной Каролины предложила инновационное решение, основанное на использовании генетически модифицированных вирусов, называемых бактериофагами.

Бактериофаги — это вирусы, которые естественным образом инфицируют и уничтожают бактерии. В отличие от антибиотиков, которые действуют на все виды бактерий, включая полезные, фаги целенаправленно нацелены на определённые штаммы или виды. Это делает их привлекательной альтернативой для лечения инфекций, особенно в условиях растущей резистентности к антибиотикам.

Компания Locus Biosciences добавила к бактериофагам систему редактирования генома Crispr , чтобы усилить их способность уничтожать бактерии. В отличие от традиционных фагов, которые только проникают в клетки бактерий и вызывают их разрушение, фаги с Crispr способны целенаправленно вмешиваться в ДНК бактерий, разрушая её и тем самым эффективно устраняя инфекцию.

В августе были опубликованы результаты небольшого клинического испытания, в котором фаги с Crispr применялись для лечения инфекций мочевых путей, вызванных бактериями E. coli. Это испытание включало 16 женщин, которые получали трёхдневный курс лечения, состоящий из коктейля фагов и антибиотика Бактрим. Уже через четыре часа после первого применения фагов уровень E. coli в моче существенно снизился, и этот эффект сохранялся на протяжении всего 10-дневного периода исследования. По завершении исследования симптомы инфекции исчезли у всех участниц, а в 14 из 16 случаев уровень E. coli стал настолько низким, что инфекцию можно было считать излечённой.

Фаги, используемые в терапии, представляют собой коктейль из шести различных видов. С помощью искусственного интеллекта была выбрана комбинация, оптимально подходящая для борьбы с E. coli. Три из фагов обладают лизисной активностью, что означает, что они проникают в клетки бактерий и вызывают их разрушение. Оставшиеся три фага были дополнительно модифицированы с использованием системы Crispr, чтобы разрушать ДНК бактерий и обеспечивать более целенаправленное лечение.

Фаготерапия имеет долгую историю. Бактериофаги были открыты более 100 лет назад и применялись для лечения различных инфекций в начале 20 века. Однако с развитием антибиотиков их использование стало менее распространённым. В бывшем Советском Союзе, где антибиотики были менее доступны, фаги продолжали использоваться. В последнее время, с ростом проблемы антибиотикорезистентности, интерес к фаготерапии возобновился.

Одной из ключевых проблем фаготерапии является её персонализированный характер. Подбор и подготовка фагов требуют времени и усилий, что затрудняет массовое производство и применение этой терапии. Однако использование фиксированного коктейля, как у Locus, может облегчить процесс масштабирования и сделать терапию более доступной.

Помимо этого, генетически модифицированные фаги с Crispr имеют потенциал для преодоления некоторых механизмов, с помощью которых бактерии развивают резистентность к фагам. Это может снизить риск регенерации устойчивых штаммов и повысить эффективность лечения.

В США фаготерапия в настоящее время не лицензирована для широкого применения, хотя она используется в экспериментальных случаях с разрешения Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA). Компания Locus планирует продолжить исследования и улучшение терапии, рассматривая возможность создания более удобных форм, таких как таблетки или напитки.

На следующем этапе клинических испытаний, в которых примут участие до 288 человек, будет сравниваться эффективность фагов в сочетании с антибиотиком и использование только антибиотика. Эти исследования помогут более точно оценить преимущества нового метода лечения.