В битве против устойчивости к антибиотикам, многие ученые пытаются развернуть естественным вирусы называются бактериофагами, которые могут инфицировать и убить бактерии.
Бактериофаги убивают бактерии с помощью различных механизмов, чем антибиотики, и они могут ориентироваться на конкретные штаммы, что делает их привлекательным вариантом для потенциально преодоления множественной лекарственной устойчивостью. Однако, быстрого поиска и оптимизации четко определенные бактериофаги против бактериальной цели является сложной задачей.
В новом исследовании, биологические инженеры Массачусетского технологического института показали, что они могут быстро программа бактериофаги убивают различные штаммы E. coli путем внесения мутаций в вирусном белке, который связывает к клеткам хозяина. Эти проектированные бактериофаги также менее вероятно, чтобы вызвать сопротивление в бактериях, исследователи нашли.
“Как мы видим в новостях все больше и больше сейчас, бактериальное Сопротивление продолжает развиваться и становится все более проблематичным для общественного здравоохранения”, — говорит Тимоти Лу, доцент Массачусетского технологического института электротехники и компьютерных наук и биологической инженерии. “Фаги представляют собой совершенно иной способ убивать бактерии, чем антибиотики, которые дополняет антибиотики, а не пытаться заменить их.”
Исследователи создали несколько спроектирован фаги, которые могут убить бактерии E. coli, выращенных в лаборатории. Одной из недавно созданных фаги также удалось ликвидировать двух штаммов Е. coli, устойчивых к естественным фаги от инфекции кожи у мышей.
Лу-старший автор изучения, которое появляется в Октября. 3 вопроса из клетки. МТИ постдок Кевин Yehl и бывших сотрудников Себастьен Лемир являются ведущими авторами статьи.
Инженерии вирусы
Пищевых продуктов и медикаментов одобрило горсть бактериофаги для убийства вредных бактерий в пище, но они не были широко используется для лечения инфекций, потому что естественным фаги, ориентированные на правильный вид бактерий может быть сложным и трудоемким процессом.
Делать такие процедуры легче развиваться, лаборатории Лу работал на инженерных вирусный “строительные леса”, которые могут быть легко приспособлен для различных штаммов бактерий или различных механизмов сопротивления.
“Мы считаем, что фаги представляют собой хороший инструментарий для убийства и сбивание уровней бактерий внутри сложную экосистему, но целенаправленно”, — говорит Лу.
В 2015 году ученые использовали бактериофаг от Т7 семьи, который, естественно, убивает кишечные палочки и показали, что они могут запрограммировать его для других бактерий, меняя в различных генах, которые кодируют хвост волокон, белка, бактериофаги использовать, чтобы запереться на рецепторы на поверхности клеток хозяина.
Хотя такой подход действительно работал, исследователи хотели найти способ ускорить процесс пошива фаги к определенному виду бактерий. В своем новом исследовании, они придумали стратегию, которая позволяет им быстро создавать и тестировать гораздо большее число хвостом вариантов волокна.
Из предыдущих исследований структуры волокна хвост, ученые знали, что белок состоит из сегментов, называемых бета-листов, которые соединены петлями. Они решили попробовать систематически мутирует только аминокислот, которые образуют петли, при сохранении структуры бета-листа.
“Мы определили регионы, которые, по нашему мнению, оказывают минимальное влияние на структуру белка, но сможет изменить ее обязательное взаимодействие с бактериями,” Yehl говорит.
Они создали фаги около 10,000,000 другой хвост волокна и протестировали их в отношении ряда штаммов E. coli, которые эволюционировали, чтобы быть устойчивым к nonengineered бактериофаг. Один из способов, что E. coli может стать устойчив к бактериофагам-это мутирующие “ЛПС” рецепторов так, что они укорочены или отсутствуют, но команда из MIT обнаружили, что некоторые из их проектировал фаги могут убить даже штаммы E. coli с мутациями или отсутствует ЛПС рецепторов.
Это позволяет преодолеть один из сдерживающих факторов в использовании фагов как антибактериальных препаратов, который заключается в том, что бактерии могут создавать сопротивление мутации рецепторов, что фаги используют, чтобы ввести бактерии, — говорит Ротем Сорек, профессор молекулярной генетики в Институте имени Вейцмана.
“На основе глубокого понимания биологии влекущих фаг-бактерии признание, вместе с умным подходы биоинженерии, Лу и его команде удалось создать большую библиотеку фаговых вариантов, каждый из которых имеет потенциал, чтобы распознать несколько разных рецепторов. Они показывают, что лечение бактерии с этой библиотекой, а не с одного фага ограничивает появление сопротивления”, — говорит Сорек, кто не был вовлечен в исследование.
Другие цели
Лу и Yehl теперь планируют применить этот подход к ориентации на другие механизмы сопротивления, используемые E. coli, и они также надеются на развитие фагов, которые могут убивать других видов вредных бактерий. “Это только начало, так как есть много других вирусных лесов и бактерий в цель”, — говорит Yehl. Исследователи также заинтересованы в использовании бактериофагов в качестве инструмента для конкретных штаммов бактерий, которые живут в кишечнике человека и вызвать проблемы со здоровьем.
“Будучи в состоянии избирательно поражают такие nonbeneficial штаммов может дать нам много преимуществ с точки зрения клинических исходов человека”, — говорит Лу.
Исследование финансировалось Агентством по уменьшению угрозы минобороны, Национальные институты здравоохранения, армия США научно-исследовательская лаборатория/армия исследовательского бюро Института МИТ для солдата нанотехнологий, и Кох институт поддержки (ядро) грант от Национального института рака.
