Dacă bacteriile ar avea o listă de lucruri de care să se teamă, fagii ar fi în vârf. Acești viruși sunt construiți pentru a -i găsi, infecta și ucide – și o fac de miliarde de ani. Acum, că bătălia antică oferă indicii despre modul în care am putea lupta împotriva infecțiilor rezistente la antibiotice.
Pe măsură ce mai multe bacterii evoluează pentru a rezista antibioticelor noastre, infecțiile tratabile anterior devin mai grele – și, în unele cazuri, imposibil – de vindecat. Această criză, cunoscută sub numele de rezistență antimicrobiană (AMR), provoacă deja peste un milion de decese pe an la nivel global, iar numărul crește rapid. Organizația Mondială a Sănătății a numit AMR una dintre primele zece amenințări globale de sănătate publică.
Terapia cu fagi – utilizarea fagilor pentru tratarea infecțiilor bacteriene – câștigă atenția ca soluție potențială. Fagii sunt foarte specifici, capabili să vizeze chiar și tulpini rezistente la droguri. În unele Cazuri de utilizare compătimitoare în Marea Britanieau eliminat infecțiile în care fiecare antibiotic a eșuat. Dar fagii se confruntă în continuare cu o provocare care este adesea trecută cu vederea: bacteriile în sine.
Bacteriile au evoluat sisteme sofisticate pentru a detecta și distruge fagii. Aceste apărări sunt diverse: unii au tăiat ADN -ul viral, altele blocând intrarea, iar câțiva lansează un fel de închidere intracelulară pentru a preveni preluarea virală. Într -un nou studiu publicat în CelulăEu și colegii mei descriem un sistem care funcționează diferit, numit Kiwa. Acționează ca un senzor încorporat în membrana bacteriană, detectând semne timpurii de atac.
Exact ceea ce Kiwa sesizează rămâne o întrebare deschisă, dar concluziile noastre sugerează că răspunde la stresul mecanic care apare atunci când un fag se fixează pe celulă și își injectează ADN -ul. Odată declanșat, Kiwa acționează repede. Acesta închide capacitatea fagului de a face componentele de care are nevoie pentru a construi noi fagi, oprind infecția înainte de a putea prelua celula.
Dar la fel cum bacteriile evoluează modalități de a se apăra, fagii evoluează modalități de a lupta înapoi. În ultimele noastre experimente, am văzut două strategii în joc.
Unii fagi au dezvoltat mici mutații în proteinele pe care le folosesc pentru a se atașa la suprafața bacteriană – modificări subtile care le -au ajutat să evite declanșarea sistemului de detectare a Kiwa. Alții au adoptat o abordare diferită: și -au permis să fie detectați, dar au scăpat de consecințe.
Acești fagi au purtat mutații într -o proteină virală care pare să fie implicată în modul în care Kiwa închide infecția. Încă nu știm exact cum funcționează acest lucru, dar rezultatul este clar: cu doar câteva modificări, virusul se replică, chiar și după ce Kiwa a fost activat.
Această flexibilitate evolutivă face parte din ceea ce face fagii atât de puternici și de ce dețin o astfel de promisiune în tratarea infecțiilor. Dar, de asemenea, evidențiază o provocare cheie: pentru a face terapia fagului eficientă, trebuie să înțelegem cum se joacă aceste bătălii microbiene.
Reguli de implicare
Dacă o tulpină bacteriană poartă o apărare precum Kiwa, nu toți fagii vor avea succes împotriva acesteia. Unele ar putea fi blocate în întregime. Dar alții, cu doar mutațiile potrivite, s -ar putea aluneca. Asta înseamnă că alegerea sau inginerierea fagului potrivit pentru job nu este doar o chestiune de încercare și eroare – este o problemă de a cunoaște regulile de implicare.
Studierea sistemelor de apărare bacteriană precum Kiwa ne oferă o înțelegere mai profundă a acestor reguli. Vă ajută să explicați de ce unii fagi nu reușesc, de ce reușesc alții și cum am putea proiecta terapii cu fag mai buni în viitor. În timp, este posibil să putem prezice care apără bacteriană o tulpină dată poartă și să selectăm fagi care sunt echipați în mod natural – sau reglați artificial – pentru a le depăși.
Aceasta este ideea din spatele creșterii noastre Proiect de colectare a fagilor. Adunăm fagi din toată Marea Britanie și nu numai, inclusiv din trimiteri publice – apa murdară este adesea o mină de aur – și le testăm pentru a vedea care dintre ele pot depăși apărările purtate de bacterii periculoase. Cu peste 600 de tipuri deja catalogate, construim o resursă care ar putea ajuta la ghidarea terapiei cu fagi viitoare, împerecheând fagul potrivit cu infecția potrivită.
Kiwa este doar o piesă a puzzle -ului. Bacteriile codifică multe astfel de sisteme de apărare, fiecare adăugând un strat de complexitate – și oportunitate – la această cursă de arme microbiene. Unii detectează direct ADN -ul viral, alții simt deteriorarea sau stresul, iar unii chiar coordonează răspunsurile cu celulele vecine. Cu cât învățăm mai mult, cu atât putem interveni mai precis.
Acesta nu este un nou război. Bacteriile și fagii au fost blocați în ea de miliarde de ani. Dar pentru prima dată, începem să ascultăm. Și dacă învățăm cum să navigăm în strategiile pe care le -au evoluat, am putea găsi noi modalități de a trata infecțiile pe care antibioticele noastre nu le mai pot gestiona.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.