Классическая теория Дарвина помогает бороться с супербактериями

Патогены, такие как бактерии и вирусы, очень хорошо развиваются в ответ на лекарства, что может сделать лекарства неэффективными. Но теперь исследователи из ETH Zurich нашли способ использовать эту способность против них, загоняя микробов в эволюционный тупик.

Микробы — живые примеры эволюции в действии. Классическая теория Дарвина гласит, что когда формы жизни подвергаются давлению со стороны окружающей среды, у некоторых из них развиваются новые генетические мутации, которые помогают им лучше справляться с новыми условиями.

Поскольку другие индивиды окажутся в невыгодном положении, мутации в конечном итоге станут нормой для всей популяции.

В мире бактерий и вирусов лекарства и вакцины — это давление окружающей среды, которое они должны преодолеть. И они делают это с большой легкостью, быстро находя способы обойти атаки, а затем обменивая эти гены, как обменные карты. Конечным результатом является постоянная угроза появления устойчивых к антибиотикам «супербактерий», которые сделают лучшие лекарства неэффективными.

Поэтому исследователи из ETH Zurich решили превратить эту силу в слабость. Вместо того, чтобы разрабатывать лекарство, убивающее бактерии, команда ученых хотела найти способ направить их эволюцию по пути, по которому они станут слабее и будут менее проблемными для хозяина.

Для начала исследователи вводили группам мышей несколько разных вакцин против Salmonella typhimurium, а затем внимательно наблюдали, как бактерии в их кишечнике развивают устойчивость к лекарствам. В конце концов они смогли идентифицировать полный спектр эволюционных путей защиты, которые использовали сальмонеллы, чтобы выжить.

Затем ученые объединили четыре штамма сальмонеллы в одну вакцину, которая перекрыла все эти варианты защиты. И, конечно же, бактерии вернулись в новую форму, где они все еще могли размножаться, не защищаясь от лекарства. В итоге сальмонелла больше не могла заражать клетки-хозяева и вызывать болезнь.

«Это позволило нам показать, что уклонение от иммунитета — это не только серьезная проблема при разработке вакцины, но и что оно может найти хорошее применение как в медицине, так и в ветеринарии», — говорит Эмма Слэк, ведущий автор исследования. «Мы можем использовать ее, чтобы направить эволюцию патогенных микроорганизмов в определенном направлении — в нашем случае в тупик».

При ближайшем рассмотрении исследователи обнаружили, что причина этой слабости заключалась в том, что молекулы сахара на поверхности бактерий атрофировались. Это покрытие обычно помогает микробам спрятаться от иммунной системы или вирусов хозяина.

Когда исследователи протестировали этот метод на мышах, они обнаружили, что он дает животным лучшую защиту от инфекций сальмонеллы, чем существующие вакцины.

Исследователи говорят, что эту технику эволюционного тупика можно использовать для разработки новых вакцин против устойчивых к антибиотикам бактерий и, возможно, даже для уничтожения некоторых опасных штаммов аналогично тому, как была ликвидирована оспа.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.