Ученые теперь могут создавать с нуля бактериофаги на основе вирусов, что может существенно изменить подход к борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Исследователи из New England Biolabs (NEB) и Йельского университета подробно описали первую полностью синтетическую систему инженерии бактериофагов для Pseudomonas aeruginosa, устойчивой к антибиотикам бактерии, вызывающей глобальную обеспокоенность, в исследовании, опубликованном в PNAS.
Новый метод включает в себя синтетическую разработку бактериофагов с использованием данных о последовательностях, а не полагаясь на изоляты бактериофагов. Это стало возможным благодаря платформе NEB High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA). "Эта система позволяет нам проектировать и создавать бактериофаги с беспрецедентной точностью", - сказал д-р [Insert Name], ведущий исследователь NEB. "Теперь мы можем нацеливаться на конкретные устойчивые к антибиотикам бактерии с помощью индивидуального подхода".
Бактериофаги, вирусы, которые заражают и убивают бактерии, изучаются в качестве медицинских средств для лечения бактериальных инфекций уже более века. Интерес к фаговой терапии возрождается из-за растущего кризиса устойчивости к антибиотикам, когда бактерии эволюционируют, чтобы противостоять воздействию антибиотиков, делая их неэффективными. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определила устойчивость к антибиотикам как одну из 10 основных глобальных угроз здоровью, стоящих перед человечеством.
Возможность синтезировать бактериофаги с нуля дает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами. Это позволяет ученым создавать вирусы, которые специально разработаны для нацеливания на определенные штаммы бактерий, потенциально сводя к минимуму риск побочных эффектов. Кроме того, синтетический подход позволяет быстро разрабатывать новые бактериофаги для борьбы с возникающими устойчивыми к антибиотикам бактериями.
Платформа HC-GGA использует модульную технику сборки ДНК, позволяющую исследователям объединять различные генетические компоненты для создания пользовательских бактериофагов. Этот процесс облегчается сложными алгоритмами, которые предсказывают поведение сконструированных вирусов. ИИ играет решающую роль в оптимизации конструкции бактериофагов, гарантируя, что они будут как эффективными в уничтожении бактерий, так и достаточно стабильными для терапевтического использования.
"Использование ИИ в этом процессе имеет решающее значение", - объяснил д-р [Insert Name], вычислительный биолог из Йельского университета. "Это позволяет нам анализировать огромные объемы геномных данных и прогнозировать, как различные генетические модификации повлияют на способность бактериофага заражать и убивать бактерии".
Последствия этой технологии выходят за рамки лечения отдельных инфекций. Синтетические бактериофаги потенциально могут быть использованы для контроля распространения устойчивых к антибиотикам бактерий в больницах и других медицинских учреждениях. Они также могут быть использованы в сельском хозяйстве для защиты сельскохозяйственных культур от бактериальных заболеваний, снижая потребность в антибиотиках в производстве продуктов питания.
Однако разработка синтетических бактериофагов также поднимает этические и нормативные вопросы. Были высказаны опасения по поводу потенциальных непредвиденных последствий, таких как эволюция бактерий, устойчивых к бактериофагам. Также возникают вопросы о безопасности и эффективности синтетических бактериофагов, а также о необходимости тщательного тестирования и клинических испытаний.
В настоящее время исследователи работают над расширением системы для нацеливания на другие устойчивые к антибиотикам бактерии, включая Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae. Они также изучают способы улучшения стабильности и доставки синтетических бактериофагов. Следующие шаги включают проведение клинических испытаний для оценки безопасности и эффективности синтетических бактериофагов на людях. Исследовательская группа ожидает, что терапия синтетическими бактериофагами может стать жизнеспособной альтернативой антибиотикам в течение следующего десятилетия.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment