16 июня 2019, воскресенье, 04:18
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Бактерию научили убивать по команде

Колонии E. coli в чашке Петри
Колонии E. coli в чашке Петри
Wikimedia Commons
 
Партнер проекта

В 2013 году Центр по контролю и профилактике заболеваний США опубликовал доклад об угрозе, которую представляют собой бактерии, приобретшие устойчивость к антибиотикам. Согласно докладу, по меньшей мере два миллиона людей каждый год в США оказываются заражены устойчивыми к антибиотикам бактериями, и 23 тысячи из них умирают. Еще чаще смерть наступает вследствие осложнений, вызванных устойчивой к антибиотикам инфекцией. Снижение эффективности антибиотиков, применение которых и без того вызывает много споров, подталкивает исследователей к поискам новых способов борьбы с патогенами.

По меньшей мере два миллиона людей каждый год в США оказываются заражены устойчивыми к антибиотикам бактериями.

Главная причина возникновения устойчивости к антибиотикам у бактерий – это использование антибиотиков. Чаще всего, неправильное или избыточное. Конечно, какие-то формы устойчивости существовали еще до начала массового применения антибиотиков, распространение лекарств создало сильное давление отбора и направило эволюцию бактерий в сторону создания новых форм. Действительно, в ситуации, когда у бактерии есть два варианта: оказаться устойчивой к антибиотику или погибнуть, все возникающие мутации, обеспечивающие устойчивость, дают огромное преимущество своим обладателям. Только такие бактерии будут беспечно размножаться при действием антибиотика и передавать свои гены следующим поколениям. Мутации же, благодаря недостаточной точности копирования генома, происходят постоянно с определенной частотой. В стрессовых условиях эта частота даже может заметно возрастать. В целом, выгоднее увеличить шансы на возникновение хорошо приспособленной к новым условиям особи, даже повысив при этом шансы на возникновение нежизнеспособных и просто плохо приспособленных.

 
Бактерия синегнойная палочка

Угроза того, что антибиотики могут оказаться бессильными, заставляет ученых придумывать все более оригинальные методы борьбы с инфекциями. Так, группа Мэтью Чана (Matthew Wook Chang) из Наньянского технологического университета в Сингапуре пытается вооружить обычно безвредную, обитающую в желудочно-кишечном тракте теплокровных существ бактерию Esherichia coli (E. coli) для борьбы с синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa). Синегнойная палочка может вызывать воспаление легких, цистит, обнаруживается при абсцессах и гнойных ранах. Она особенно опасна для людей с пониженным иммунитетом и часто является причиной внутрибольничных инфекций – главного источника устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Способность образовывать труднопроницаемые биопленки делает ее еще более опасной с точки зрения развития устойчивости к антибиотикам.

При встрече с врагом бактериивзрывались, и яд оказывался снаружи.

В более ранней работе E. coli были генетически модифицированы так, чтобы синтезировать и накапливать внутри себя белок, избирательно убивающий синегнойную палочку – пиоцин. При встрече с врагом E. coli взрывались, и яд оказывался снаружи. Хотя in vitro E. coli неплохо справлялись, этот метод был признан недостаточно точным, аккуратным и безопасным для использования in vivo.

В 2013 году ученые пошли дальше, научив E. coli выслеживать, преследовать и убивать синегнойную палочку. Для этого в геном бактерий были внесены три изменения. Вместо гена пиоцина был введен ген белка микроцина S. Микроцин S меньше по размеру и способен выбираться из клетки наружу через мембрану сам. Это избавило E. сoli от участи камикадзе. Другим оружием E. coli стала ДНКаза I – фермент, способный разрушать дезоксирибонуклеиновые кислоты, за счет которых достигается прочность и непроницаемость биопленок.

Наконец, E. сoli надо было снабдить системой для выслеживания синегнойных палочек. В этом помогли сами патогены. Для контроля своей численности и плотности популяции они пользуются специальной сигнальной молекулой. Все бактерии P. aeruginosa выделяют их в окружающую среду, и все способны оценивать их концентрацию. На основании этого бактерии принимают решения, делиться дальше или, наоборот, объявлять режим жесткой экономии. В клетки E. сoli был встроен ген, кодирующий белок, взаимодействующий с этой сигнальной молекулой. Это взаимодействие активирует синтез микроцина и ДНКазы и, кроме того, управляет движением E.coli – бактерии начинают двигаться туда, где больше врагов (и концентрация сигнальной молекулы выше).

У мышей, зараженных синегнойной палочкой, употребление модифицированных E. сoli в пищу привело к снижению количества патогенов, не вызвало видимых побочных эффектов и предотвратило развитие симптомов заболевания.

Дополнительное удобство состоит в том, что модифицированные E. coli могут работать сторожами. Они будут спокойно существовать в желудочно-кишечном тракте человека с высокой степенью риска заболеваний, вызываемых синегнойной палочкой, и активизироваться только в случае развития заболевания.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.