Вирусы ускоряют эволюцию бактерий при муковисцидозе

Ученые из Великобритании обнаружили новые доказательства того, что крошечные вирусы-бактериофаги ускоряют эволюцию бактерий, вызывающих легочные инфекции у пациентов с муковисцидозом.

Пациенты с муковисцидозом (МВ) страдают от пожизненных легочных инфекций, вызываемых бактерией Pseudomonas aeruginosa. Эти инфекции ухудшают здоровье и сокращают продолжительность жизни. За годы инфекции бактерии эволюционируют, лучше адаптируясь к среде легких, и становятся очень устойчивыми к лечению.

Отслеживание эволюционных изменений

Команда ученых из университетов Ливерпуля, Солфорда и Йорка выращивала популяции бактерии P. aeruginosa с бактериофагами и без них в питательной среде, имитирующей мокроту в легких при МВ. Затем они отслеживали эволюционные изменения в бактериях с помощью секвенирования генома.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что бактерии с бактериофагами эволюционировали быстрее, адаптируясь к жизни в мокроте. Это произошло потому, что бактериофаг встраивался в ДНК бактерии, увеличивая количество полезных мутаций, которые мог использовать естественный отбор.

Многие мутации, наблюдаемые у бактерий, выращенных в лаборатории (включая вызванные бактериофагом), также часто встречаются у бактерий, выделенных из инфекций при МВ. Поскольку бактериофаги живут везде, где есть бактерии, включая легкие пациентов с МВ, это может означать, что бактериофаги играют важную роль в эволюции бактерий в клинических условиях.

Угроза антибиотиков

Доктор Хлоя Джеймс, преподаватель медицинской микробиологии в Университете Солфорда, сказала: «Из нашей предыдущей работы мы знали, что бактериофаги, инфицирующие P. aeruginosa, часто встречаются в мокроте пациентов с МВ. Теперь мы знаем, что эти бактериофаги могут ускорять эволюцию, помогая бактериям адаптироваться к жизни в среде, подобной мокроте».

Профессор Крейг Винстэнли из Института инфекций и глобального здоровья Университета Ливерпуля отметил: «Поскольку некоторые антибиотики могут активировать бактериофаги, некоторые антибиотические терапии могут помочь бактериям быстрее адаптироваться к легким, делая инфекции еще более трудными для лечения».

Профессор Майкл Брокхерст из Университета Йорка добавил: «Чтобы разработать более эффективные методы лечения и сохранить наши антибиотики, нам срочно необходимо лучше понять, как бактерии эволюционируют при инфекциях. Эти новые результаты показывают, что бактериофаги могут играть гораздо большую роль, чем считалось ранее, ускоряя эволюционную адаптацию».