Этот вирус, названный Vic9, стал первым микобактериофагом, найденным в России. Он обладает уникальными генетическими особенностями, которые помогут ученым понять, как вирусы взаимодействуют с бактериями и как они эволюционируют, приспосабливаясь к разным хозяевам. Это открытие может стать основой для новых методов лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам. Исследование поддержал Российский научный фонд, а его результаты опубликовали в журнале Frontiers in Microbiology.

Бактериальные инфекции — одна из главных причин смертности в мире. Все чаще встречаются бактерии, которые не поддаются лечению антибиотиками. Например, некоторые формы туберкулеза с множественной устойчивостью к лекарствам сегодня лечатся успешно только в 68% случаев. Одной из альтернатив антибиотикам может стать фаготерапия — метод, при котором бактерии заражают специальными вирусами, называемыми бактериофагами. Эти вирусы проникают в бактерии, разрушают их изнутри и размножаются, создавая новые вирусные частицы. При этом фаги обычно нацелены только на один вид или штамм бактерий, что делает их безопасными для человека и его микрофлоры. Но чтобы использовать фаготерапию, нужно иметь большую коллекцию изученных бактериофагов и понимать, как они работают.

Ученые из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина вместе с коллегами открыли новый бактериофаг Vic9. Они выделили его из почвы с помощью бактерии Mycobacterium smegmatis. Эта бактерия часто используется в исследованиях, потому что она похожа на туберкулезную палочку, но безопасна для человека. Чтобы получить фаг, ученые добавили культуру бактерии в раствор с частицами вируса. В результате размножились только фаги, которые могли заражать Mycobacterium smegmatis, включая Vic9.

С помощью электронного микроскопа ученые увидели, что Vic9 выглядит как типичный микобактериофаг: у него есть головка с генетическим материалом и длинный хвост, которым он прикрепляется к бактерии. Исследователи также изучили, как фаг убивает разные микобактерии. Оказалось, что на четыре из шести видов он не действует, но за два часа уничтожает Mycobacterium smegmatis, выпуская из нее 68 новых вирусных частиц. Vic9 также слабо поражает туберкулезную палочку Mycobacterium tuberculosis.

Ученые расшифровали геном Vic9 и сравнили его с другими бактериофагами. Оказалось, что он относится к уже известной группе вирусов, но стал первым представителем этой группы, найденным в Евразии. Раньше такие фаги находили только в США и Бразилии. В геноме Vic9 обнаружили несколько уникальных генов, которых нет у других похожих фагов. Эти гены помогут понять, как фаги эволюционируют и приспосабливаются к новым хозяевам. Ученые планируют изучить их подробнее, чтобы выяснить, какие белки они производят и как это помогает фагу выживать.

Исследователи хотят расширить коллекцию изученных фагов, чтобы в будущем использовать фаготерапию для лечения туберкулеза и других болезней, вызванных микобактериями.

Кроме Vic9, мы выделили еще около 20 фагов, включая те, которые активно борются с туберкулезной палочкой. Мы планируем использовать наши методы, чтобы изучить их подробнее и пополнить коллекцию. Также важно понять, как микобактерии избегают иммунного ответа. Они могут выживать внутри макрофагов — клеток, которые должны их уничтожать.

Возбудители туберкулеза также способны становиться устойчивыми к лечению. Мы хотим выяснить, как фаги будут действовать на микобактерии в таких условиях, — рассказывает Егор Шитиков, доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов.

В исследовании участвовали ученые из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Государственного научного центра прикладной микробиологии и биотехнологии, МГУ имени М.В. Ломоносова и Национального медицинского исследовательского центра фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний.

Ранее ученые открыли у бактерий обоняние.

Фото: Участник исследования Марина Зайчикова, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов, оценивает титр бактериофага и морфологию бляшек на чашке Петри. Источник: Майя Малахова.