Живой антибиотик: бактерии Bdellovibrio атакуют и уничтожают патогены человека

Ханна присоединилась к Drug Discovery News в качестве помощника редактора в 2022 году. Она получила степень доктора нейробиологии в Вашингтонском университете в 2017 году и завершила стипендию Далла Ланы в области глобальной журналистики в 2020 году.

В 1941 году один из пациентов Чарльза Флетчера умирал от сепсиса. «У него были множественные абсцессы на лице и глазницах (из-за которых был удален один глаз)… Он испытывал сильную боль и был отчаянно болен», — писал Флетчер, врач из больницы Рэдклиффа в Оксфорде (1).

В любой другой больнице врачи не смогли бы ничего сделать для пациента, кроме как попытаться обеспечить ему комфорт. Однако Флетчер знал, что Говард Флори, фармаколог из Оксфордского университета, очень хотел проверить эффективность нового препарата, над которым он работал. 12 февраля пациент Флетчера стал первым человеком, которого лечили пенициллином.

По словам Флетчера, через несколько дней пациенту стало «значительно лучше». К сожалению, исследователи не смогли изготовить препарат достаточно быстро, и пациент умер после того, как запасы закончились. Несмотря на эту шаткую первую попытку, Флетчер стал свидетелем того, как это, казалось бы, чудесное лекарство спасло жизни многим пациентам.

Увы, вскоре бактерии начали сопротивляться. К 1942 году исследователи уже идентифицировали штаммы пенициллин-резистентного золотистого стафилококка у госпитализированных пациентов (2). Сегодня, по оценкам, устойчивые к антибиотикам бактерии являются причиной более миллиона смертей в год во всем мире (3).

Пока исследователи пытаются справиться с растущим кризисом устойчивости к противомикробным препаратам, они могут найти помощь из маловероятного источника: других бактерий. Определенные виды бактерий, которые выслеживают и пожирают других бактерий, включая патогены человека, могут служить живыми антибиотиками. Атакуя патогены таким образом, чтобы избежать развития резистентности, эти хищные бактерии могут дать надежду в тех случаях, когда традиционные антибиотики не помогли.

Вид Bdellovibrio бактериоворус был случайно открыт в 1962 году учёными, искавшими бактериофаги в образцах почвы (4). На первый взгляд бделловибрио, как их называют исследователи, не выглядят особенно примечательными. На изображениях, полученных с помощью трансмиссионной электронной микрофотографии, бактерия немного напоминает колбасу с длинным тонким хвостом.

Однако у этой бактерии есть способность, которой нет у большинства других бактерий: она грозный охотник на другие бактерии. Бделловибрио крошечные — всего около полмикрона в длину — и затмевают свою гораздо более крупную добычу (5). Как только бактерия Bdellovibrio встречает другую бактерию, она прикрепляется к поверхности своей добычи. С помощью процесса, который до сих пор не совсем понятен, он оценивает потенциальную добычу и определяет, будет ли она вкусной едой.

«После того, как они взяли на себя обязательства, их первая задача — проделать дыру во внешней мембране», — сказал Эндрю Ловеринг, структурный биолог из Университета Бирмингема. «Тогда они вылезают через дыру. Тогда, конечно, они не хотят делиться всей едой, поэтому запечатывают дыру за собой». В течение следующих нескольких часов хищная бактерия пожирает свою добычу изнутри, размножается и в конце концов вырывается наружу, оставляя после себя безжизненную оболочку другой бактерии.

Необычное поведение и загадочные биологические механизмы Bdellovibrio захватили воображение избранной группы ученых. «Хищные бактерии прекрасны с точки зрения эволюции», — сказал Ловеринг. Такие исследователи, как Лаверинг и Элизабет Сокетт, микробиолог из Ноттингемского университета, оценили эту причуду природы за ее антибактериальный потенциал.

Сокетт, один из пионеров в этой области, наткнулся на бделловибрио, отвечая на фундаментальные вопросы микробиологии. «Меня очень заинтересовал тот факт, что эти бактерии действительно могут сталкиваться с другими бактериями, потому что обычно бактерии очень хорошо избегают друг друга», — сказала она.