Блестящее решение: наносенсоры из золота помогут вылечить ангину за сутки
Российские ученые разработали тест, позволяющий быстро найти вирус, который сможет уничтожить бактерии, ставшие причиной болезни человека. В природе существуют патогены, способные убивать любые виды микробов, но сейчас на поиск подходящего уходит слишком много времени, за которое инфекция успевает развиться. Новый анализ поможет найти нужный вирус за одну минуту. По словам экспертов, предложенный метод приближает массовое применение бактериальных вирусов в качестве альтернативы антибиотикам. Это может кардинально повысить возможности медицины в условиях, когда появляются супермикробы, которые невозможно убить стандартными препаратами.
В поиске совпадений
Российские ученые разработали быстрый метод поиска наиболее подходящего вируса, способного уничтожить болезнетворную бактерию, — бактериофага. Сейчас их применяют для борьбы с микробами, устойчивыми к антибиотикам. Чтобы понять, как тот или иной фаг взаимодействует с конкретной бактерией в организме пациента, сегодня нужно провести исследование, которое занимает минимум 12 часов. Тест от российских ученых подбирает нужный вирус за одну минуту.
— Выявление подходящего для конкретного пациента бактериофага сегодня остается сложной и утомительной задачей, которую практически невозможно выполнить в разумный срок. В своей работе мы представили минутный метод тестирования этих вирусов, основанный на использовании наночастиц, имитирующих фаги, и измерении их оптических свойств, — сказал руководитель лаборатории нанобиотехнологий МФТИ и направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус» Максим Никитин.
Количество резистентных к антибиотикам бактерий увеличивается с каждым годом. Фармацевты постоянно изобретают новые виды лекарств, однако микробы мутируют и становятся устойчивы и к последним средствам. Остановить этот процесс невозможно.
В отсутствие эффективных препаратов можно использовать бактериофаги. В природе можно найти фага против любой бактерии. Но каждый вирус способен уничтожить только определенный вид бактерий, но не затронуть других микробов.
По этой причине иногда для лечения применяют целый коктейль из бактериофагов. Но и в этом случае терапия может оказаться неэффективной. А за то время, пока медики будут ждать результата от введения в организм пациента фагов, инфекция может усугубиться. Поэтому важно точно определить, какой вирус поможет конкретному больному, рассказали специалисты.
Эффективность бактериофага против микроба определяется поверхностными белками вируса, которые распознают молекулы, образующие клеточную стенку бактерий. Они ее разрушают и за счет этого оказывают терапевтическое действие. Уничтожение белками фага капсулы, в которой укрывается микроб, говорит о том, что он подходит для борьбы с этой бактерией, отметил Максим Никитин. Существующие методы оценки специфичности бактериофагов требуют культивации бактерий в чашке, после чего туда добавляют вирус или выработанный им фермент. Затем специалисты оценивают эффект, вызванный фагом. Но он становится понятен только спустя десятки часов, когда происходят изменения в популяции микробов.
Вместо этого российские ученые создали наносенсоры, состоящие из мельчайших частиц золота, на которые наносят поверхностный белок исследуемого бактериофага. В зависимости от того, взаимодействует этот белок с бактерией или нет, изменяется одна из физических характеристик золотых частиц — плазмонный резонанс. Это колебания электронов под действием электромагнитного излучения. Их легко измерить при помощи современного научного оборудования. Изменения этой величины — надежный признак, что фаг нашел именно «свою» бактерию.
Разработчики теста примут участие в Конгрессе молодых ученых, который состоится в центре «Сириус» в Сочи с 1 по 3 декабря.
Библиотека вирусов
Предложенный метод не со стопроцентной точностью определяет специфичность бактериофага к бактерии, уточнила «Известиям» директор института биологии и биомедицины Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского Мария Ведунова. Связывание с поверхностной структурой бактерии еще не означает, что вирус ей навредит, пояснила она. Но это сильно увеличивает вероятность, что бактериофаг будет эффективен против микроба, сказала эксперт.
— В отличие от антибиотиков у бактериофагов нет побочных эффектов. Они не оказывают на человека никакого влияния, но могут помочь в течение суток вылечиться от ангины или тяжелого заболевания кишечника. Поэтому любой метод, который позволяет как-то оценить соответствие фага и бактерии, делает использование бактериофагов более приемлемым для клинического специалиста. Это приближает их внедрение в практику, — сказала Мария Ведунова.
Новая технология может позволить быстро разработать из фагов вакцину или лекарство, которые победят внезапно появившуюся инфекцию, считает научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Болков.
По мнению заведующего микробиологическим отделом клинико-диагностической лаборатории клиник Самарского государственного медицинского университета, врача-бактериолога Артема Лямина, исследование коллег позволит актуализировать поиск и изучение активности новых бактериофагов. Хотя эти вирусы не могут заменить антимикробные препараты, их использование, вероятно, займет определенную нишу в терапии некоторых инфекционных заболеваний.
