Бактериофаги – это вирусы, поражающие и уничтожающие только бактерии. Еще в прошлом веке фармацевты научились использовать во благо свойства этих крошечных помощников борьбы с болезнями путем создания на их основе лечебно-профилактических антибактериальных препаратов. Их успешно применяют для лечения инфекционных заболеваний вот уже почти сто лет и они безопасны даже для новорожденных. Но медицина продолжает исследовать особенности бактериофагов, и эта работа далеко не закончена. В прошлом материале, открывшем цикл статей о фагах, мы писали о том, какой вклад они внесли в науку. Сегодня эксперт холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех, руководитель проектного офиса по изучению бактериофагов Александр Жарников рассказывает о некоторых научных гипотезах, касающихся влияния этих вирусов на организм человека.
С первой статьей цикла о бактериофагах можно ознакомится здесь. Надо сказать, что наша заинтересованность этими крошечными, но полезными вирусами не случайна – в последнее время к ним проявляют все больший интерес не только представители российского, но и мирового медицинского сообщества.
Ведь препараты на их основе могут стать альтернативой антибиотикам в лечении инфекций. Все потому, что бактериофаги способны размножаться только в присутствии определенного вида болезнетворных бактерий, не уничтожая при этом полезные микроорганизмы, что помогает справляться с заболеванием, сохраняя естественную микрофлору организма.
В нашем мире бактериофаги присутствуют повсюду — в океане, почве, глубоководных источниках, питьевой воде, пище и, конечно, в теле человека. И несмотря на то, медицина накопила большую доказательную базу об эффективности и безопасности применения бактериофагов в качестве антибактериальных средств, ученые все равно задаются вопросом: могут ли эти вирусы влиять непосредственно на организм человека?
Сегодня в разных странах мира уже начали проводить такие фундаментальные исследования. Первые их результаты оказались очень интересными: в частности, бактериофаги, возможно, способны оказывать иммуномодулирующий и противовоспалительный эффекты на организм. Но на данном этапе развития этих исследований необходимо признать, что делать выводы о возможности применения этих эффектов в медицине пока рано.
«Вирусы для иммунитета»
В нашем организме существует многочисленное вирусное сообщество – виром. И в нем широко представлены различные бактериофаги – вирусы бактерий, которые, в свою очередь, формируют фаго́м. Бактериофаги фагома могут свободно проникать через слизистые оболочки в кровь, причем разными способами, и достигать лимфатических узлов. Например, фаги попадают в кровоток через поврежденную слизистую оболочку или используют в качестве «транспорта» бактерии.
По оценкам ученых, около 30 миллиардов фагов ежедневно мигрируют из кишечника в ткани. И даже в самой защищенной среде нашего организма – спинномозговой жидкости – тоже присутствуют эти вирусы. Что они делают в крови и нервной системе? Ученые осторожно предполагают, что бактериофаги помогают бороться с опасными микроорганизмами, влияют на работу иммунитета и обмен веществ.
На чем основано такое предположение? Дело в том, что иммунная система человека состоит из множества звеньев, переплетенных сложными взаимодействиями. Обнаружено, что бактериофаги могут влиять на разные механизмы иммунной защиты. Один из них – фагоцитоз. Существует особая группа «клеток-пожирателей» – фагоциты. Они умеют поглощать чужеродные частицы, а далее разрушают их или выставляют на своей поверхности антигены и отправляются в лимфатические узлы «знакомить» с ними лимфоциты.
Есть доказательства того, что фаги усиливают фагоцитоз бактерий. Во-первых, фаговые частицы буквально облепляют бактериальную клетку со всех сторон и помогают фагоцитам ее распознать. Во-вторых, фагоцит может проглотить бактерию, которая уже инфицирована фагом. Вирус продолжает разрушать жертву изнутри и ускоряет ее «переваривание».
Эти соображения отчасти подтверждаются и на практике. Например, в 2007 году были опубликованы результаты исследования, во время которого пациентам с хроническим гнойным воспалением в полости носа и придаточных пазух в пазухи вводили препарат бактериофагов. Выяснилось, что это помогло фагоцитам более успешно пожирать бактерии и доводить этот процесс до конца.
Кроме того, фаги активировали нейтрофилы – одну из разновидностей лейкоцитов. Известно, что эти вирусы помогают предотвращать рецидивы заболеваний ЛОР-органов и не допускать их перехода в хроническую форму. Несмотря на некоторые положительные выводы о влиянии фагов на иммунитет, этот вопрос требует дальнейшего изучения.
Борцы с воспалением
Воспаление – защитная функция организма, и она обеспечивается врожденным иммунитетом. Но иногда воспалительный процесс бывает настолько сильным и длительным, что от него больше вреда. И с этой проблемой, как показывают отдельные исследования, могут помочь бактериофаги.
С одной стороны, как ни крути, бактериофаги – «чужаки» для организма человека. Хотя они и не атакуют наши клетки, но защитные механизмы на них реагируют. Однако, как показывают исследования, если у фагов и есть способность провоцировать воспалительный ответ организма, то он практически незаметен.
Зато противовоспалительное действие может быть весьма выражено. В частности, высказываются предположения о том, что фаги могут обладать защитным потенциалом, не только уничтожая патогены, но и подавляя местные иммунные и воспалительные реакции в кишечнике, тем самым способствуя поддержанию иммунного гомеостаза (поддержание иммунной системы в оптимальных физиологических условиях). Это помогает избежать ненужного повреждения тканей и ускорить борьбу с инфекцией.
Ввиду специфического и довольно сложного механизма действия, бактериофаги, конечно, нельзя рассматривать как замену более действенным таблеткам аспирина или ибупрофена. Но об их противовоспалительном потенциале полезно знать.
Вирусы против вирусов
В последние годы (а особенно на фоне пандемии Covid-19) ученые стали все чаще говорить о потенциальных противовирусных эффектах бактериофагов. На самом деле этот вопрос исследуется уже более полувека. Фаги вмешиваются в ход вирусной инфекции посредством разных механизмов. Они стимулируют выработку интерферона, занимают рецепторы на клетках, не давая вирусам присоединяться к ним, способны вызывать перекрестный иммунитет: «познакомившись» с фагом, иммунная система легче распознает вирусы со схожими антигенными свойствами. Проникая в эпителиальные и некоторые другие клетки, бактериофаги защищают их от гибели, вызванной вирусной инфекцией.
Важно также помнить и о таком явлении, как вторичная бактериальная инфекция. Например, летальные исходы от Covid-19 зачастую происходили от присоединившейся к инфекции бактериальной пневмонии. Для противодействия такому трагическому развитию болезни американское агентство FDA одобрило применение фаготерапии.
Вполне возможно, что полезные свойства бактериофагов не ограничиваются перечисленными в этой статье. Фаготерапия обладает большим перспективами, и чтобы раскрыть его в полной мере, требуется работа вирусологов, биологов, генетиков, врачей, других специалистов.
Кстати, единственный в мире производитель лекарственных препаратов на основе бактериофагов в промышленных масштабах, компания НПО «Микроген» (входит в холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех) – находится в России. Ученые предприятия активно занимаются изучением полезных свойств бактериофагов на базе собственного Биологического ресурсного центра, где ведется углубленное исследование бактериофагов с применением актуальных научных технологий и современного оборудования.
В Биологическом ресурсном центре объединены в единую функционирующую структуру банк фагов (коллекция охарактеризованных бактериофагов с расшифрованным геномом), молекулярно-генетическая лаборатория и блок селекции. Сегодня ученые могут фотографировать бактериофаги, изучать их биологические свойства и расшифровывать генетический материал, что позволяет быстрее и полнее исследовать природу бактериальных вирусов и ее влияние на организм человека.
