Исследователи создали бактерию-камикадзе
Исследователи создали бактерию-камикадзе: модифицированная кишечная палочка определяет присутствие другой патогенной бактерии, после чего клетка кишечной палочки разрушается, и враг оказывается по уши в антибиотике. Биоинженеры из Технологического университета Нанян (Сингапур) сумели заставить одну бактерию выслеживать и уничтожать другую её же оружием. Преследовательницей стала кишечная палочка Escherichia coli, а её жертвой — синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa, являющаяся довольно опасным инфекционным агентом.
Pseudomonas aeruginosa, как и многие другие бактерии, использует разные коммуникативные сигналы, которые позволяют микроорганизмам кооперироваться и вырабатывать совместный ответ на изменяющиеся условия среды. Так, если синегнойная палочка ощущает присутствие конкурирующего вида, который может забрать у неё пищевые ресурсы, то посылает сигнал по соседям, и всё сообщество начинает синхронно выделять в среду антибиотик пиоцин, убивающий конкурента. Такая способность общаться и вырабатывать единую стратегию в ответ на атаки извне получила название «кворум-сенсинг» (quorum sensing); за счёт этого патогенные штаммы Pseudomonas aeruginosa формируют плотные биоплёнки в дыхательных и пищеварительных путях организма и служат причиной тяжёлых инфекционных заболеваний.
Pseudomonas aeruginosa. Разные штаммы этой бактерии либо являются обычным компонентом кишечной микрофлоры, либо вызывают кожные, дыхательные, кишечные и мочеполовые инфекции. (Фото Steve Gschmeissner.)
Учёные попробовали обратить оружие синегнойной палочки против неё же самой. Для этого они пересадили два гена Pseudomonas aeruginosa в обычную кишечную палочку Escherichia coli. Один из этих генов отвечал за коммуникативные способности, то есть за распознавание синегнойной палочкой других представителей своего вида. Второй был модифицированным геном пиоцина, токсичным для самого Pseudomonas aeruginosa. Эти гены были связаны таким образом, что, когда кишечная палочка чувствовала поблизости синегнойную, она начинала синтезировать пиоцин. Наконец, чтобы освободить антибиотик в окружающую среду, в Escherichia coli был введён ещё один «ген самоубийства», который вызывал разрушение клетки по мере накопления в ней пиоцина.
В статье, опубликованной в журнале Molecular Systems Biology, исследователи пишут, что подселение бактерии-камикадзе к культуре Pseudomonas aeruginosa вызывало гибель 99% популяции последнего. Следует заметить, что даже четырёхкратное обновление кишечной палочки с антибиотиком внутри не смогло привести к 100% исчезновению синегнойной палочки, а в случае бактерий сохранение даже одного процента может свести на нет все усилия по уничтожению патогена (впрочем, трудно представить себе введение модифицированной кишечной палочки в дыхательные пути человека в лечебных целях).
С другой стороны, пиоцин — очень специфичное средство, истребляющее только конкретный вид бактерий, то есть он будет безвреден для мирных компонентов микрофлоры. Правда, о выработке устойчивости к нему мало что известно. Ядовит ли он для млекопитающих? — Авторы работы только начинают эксперименты по введению модифицированной ядовитой кишечной палочки мышам, инфицированным палочкой синегнойной.
Исследователей, похоже, не смущают возражения против использования таких живых химических бомб в медицине: в планах у них создание бактерии, которая тем же образом уничтожала бы холерный вибрион.
по информации: compulenta.ru