Вирусен ъпгрейд: как CRISPR превръща фагите в супергерои

Нова технология помага да се преборим с резистентните към антибиотиците бактерии.

С нарастването на антибиотичната резистентност в световен мащаб традиционните антибиотици губят своята ефективност, което прави лечението на бактериалните инфекции все по-трудно. В отговор на този проблем базираната в Северна Каролина компания Locus Biosciences предлага иновативно решение, основано на използването на генетично модифицирани вируси, наречени бактериофаги.

Бактериофагите са вируси, които по естествен начин заразяват и унищожават бактериите. За разлика от антибиотиците, които действат на всички видове бактерии, включително и на полезните, фагите са насочени конкретно към определени щамове или видове. Това ги прави привлекателна алтернатива за лечение на инфекции, особено в условията на нарастваща антибиотична резистентност.

Locus Biosciences е добавила системата за редактиране на генома Crispr към бактериофагите, за да подобри способността им да убиват бактериите. За разлика от традиционните фаги, които проникват само в бактериалните клетки и предизвикват тяхното разрушаване, фагите с Crispr са в състояние да се по специфичен начин да се намесват в бактериалната ДНК, да я разрушават и по този начин ефективно да елиминират инфекцията.

През август бяха публикувани резултатите от малко клинично изследване, при което фаги с Crispr са използвани за лечение на инфекции на пикочните пътища, причинени от бактерията E. coli. Тези тестове включват 16 жени, които получават тридневен курс на лечение, състоящ се от коктейл от фаги и антибиотика Bactrim. Само след четири часа след първото прилагане на фагите нивата на E. coli в урината значително намаляват и този ефект се запазва през целия 10-дневен период на изследването. В края на изследването симптомите на инфекцията изчезват при всички участници, а в 14 от 16 случая нивото на E. coli е толкова ниско, че инфекцията може да се счита за излекувана.

Фагите, използвани в терапията, са коктейл от шест различни вида. За избора на най-подходящата комбинация за борба с E. coli е използван изкуствен интелект. Три от фагите имат лизисна активност, което означава, че проникват в бактериалните клетки и предизвикват тяхното разрушаване. Останалите три фага са допълнително модифицирани с помощта на системата Crispr, за да разграждат бактериалната ДНК и да осигуряват по-целенасочено лечение.

Фаговата терапия има дълга история. Бактериофагите са открити преди повече от 100 години и са използвани за лечение на различни инфекции в началото на 20-ти век. С развитието на антибиотиците обаче използването им става все по-рядко. В някои страни, където антибиотиците са по-малко достъпни, фагите продължават да се използват. В последно време, с нарастващия проблем с антибиотичната резистентност, интересът към фаговата терапия се поднови.

Едно от основните предизвикателства пред фаговата терапия е нейният персонализиран характер. Подборът и подготовката на фагите изискват време и усилия, което затруднява масовото производство и прилагане на тази терапия. Но използването на точно определен коктейл, като този на Locus, може да улесни процеса на мащабиране и да направи терапията по-достъпна.

Освен това генетично модифицираните фаги с Crispr имат потенциала да преодолеят някои от механизмите, чрез които бактериите развиват резистентност към фагите. Това може да намали риска от регенериране на резистентните щамове и да повиши ефикасността на лечението.

В САЩ понастоящем фаговата терапия не е лицензирана за широка употреба, въпреки че се използва в експериментални случаи с одобрението на Агенцията по храните и лекарствата (FDA). Locus планира да продължи да изследва и усъвършенства терапията, като обмисли по-удобни форми, например таблетки или напитки.

Следващата фаза на клиничните изпитвания, която ще включва до 288 участници, ще сравни ефикасността на фага в комбинация с антибиотик и използването само на антибиотик. Тези проучвания ще помогнат за по-точна оценка на ползите от новия метод на лечение.