Российские учёные взломали защиту бактерий
Сколтеховские учёные проводили исследование, в котором изучалось «торможение» иммунитета у бактерий, чтобы преодолевать их невосприимчивость к препаратам. Для этого они вводили плазмид — небольшие молекулы ДНК, которая способна самостоятельно размножаться: предполагалось, что таким образом иммунитет бактерий будет «заморожен». Однако результат превзошел все ожидания.
Мы изучали белок, который должен был ингибировать иммунную систему бактерии EcoKI, но данные никак не сходились. Оказалось, что плазмида привлекала нуклеазу бактерии на свою ДНК. Это запускало программу, которая в норме нужна, чтобы защитить клетку от случайной атаки нуклеазы на собственную хромосому, но оказалось, что плазмидная ДНК настолько активно привлекает на себя этот белок, что это полностью отключает бактериальный иммунитет
Иммунитет у бактерий работает так: ДНК бактерий помечается специальными маркерами (чтобы иммунитет их распознал и не начал случайно атаковать), а то, что не помечено — уничтожается. Но если убрать этот маркер, начнётся охота за своими же клетками. Именно так и поступают плазмиды.
Особенность плазмидов в том, что они легко распространяются между клетками и проникают в геном, что позволяет очень просто «взламывать» защиту бактерий и уничтожать их.
Плазмида внутри клетки ДНК начинает активно размножаться и убирает защитную метку, затем посылает сигнал иммунитету бактерии, что вот эта клетка «чужая» и пора бы с ней разобраться. Защитный механизм срабатывает, но полностью отключает иммунитет бактерии: из-за активного привлечения внимания сигналами защитного механизма он перегружается и останавливается.
Боромир прав
© Ferra
Правда ли, что мы сможем лучше понять механизмы иммунитета и победить вирусные болезни?
Внутренняя защита
В целом, открытие учёных из Сколково для медицины даёт не так много: сравнить защиту вредоносных клеток человека и бактерии не получится.
У человека нет такой системы маркировок ДНК — наша защита работает по другому: замечена чужеродная клетка или вышедшая из строя собственная — уничтожаем. Однако, открытие заставляет задуматься: как именно работает наш защитный механизм, есть ли у врожденного иммунитета человека свои «стоп-краны» и может ли это быть опасным для нас?
Если же получится найти у человека аналог защитного механизма бактерий, то медицина сможет справиться с аутоиммунными заболеваниями. Однако, следует быть осторожными: полное «отключение» иммунитета приведёт лишь к новым заболеваниям
Борьба с заболеваниями
Впрочем, в лечении инфекционных заболеваний действительно наметился прорыв: вакцины от разных штаммов будут работать эффективнее. Вирус стал менее восприимчив к препарату? Это уже не такая большая беда — медики просто отключат иммунитет вредителя и всё.
Понимание механизмов, регулирующих активность иммунных систем бактерий, может помочь разработать новые методы борьбы с бактериальными инфекциями, совершенствовать технологии доставки генов и редактирования генома, а также откроет перспективы для улучшения стабильности и эффективности плазмид, применяемых в биотехнологиях. Это важно для медицины, сельского хозяйства и промышленности. Кроме того, исследование позволит лучше понять процессы эволюции бактериальных популяций и распространения антибиотикорезистентных генов и штаммов.
Но и тут есть существенное «но» : плазмиды хоть и устойчивы к антибиотикам, но не ко всем. Да, с их помощью будет проще доставлять лекарства в очаг поражения инфекцией, останавливать её развитие и излечивать болезнь, но и шанс того, что сам препарат уничтожит своего транспортёра и «выключателя иммунитета», велик.
Будущее лекарство от всего
Значит всё это бесполезно?
На самом деле нет: исследование учёных из Сколтеха позволит усовершенствовать уже существующие наработки.
К примеру, учёные из Огайо разрабатывали лекарство для борьбы с вредными клетками организма, которые замедляли работу иммунитета и усложняли борьбу с раком. Для этого американские исследователи нашли ингибиторы Brd4, которые позволяют избавиться от иммуносупрессорных клеток (они являются «тормозом» иммунной системы и мешают иммуностимулирующим препаратам работать). Разработка же российских учёных (и её дальнейшее развитие) гипотетически позволит обойтись без этих ингибиторов.
Изучение иммунитета человека приводит к неутешительному выводу, что наш организм может оказаться сам себе злым Буратино: вот и приходится использовать различные ингибиторы для его успокоения. А также не стоит забывать про трансплантацию органов: частичное отключение иммунитета поможет прижиться новым органам в организме человека.
А если модифицировать ДНК таких «безиммуных» бактерий, то они смогут вырабатывать гормоны или другие вещества и стимулировать организм на выполнение определенных команд. И возможно не только провоцировать на уничтожение. Вдруг ещё что-то?
Погружение в исследование
А теперь к выводу
Как бы нам не казалось, что все эти ежедневные прорывы учёных бесполезны, на самом деле это не так. Тяжело побороть какую-то болезнь, когда с каждым разом вредоносные бактерии развиваются, а и-за сбоев иммунной системы ещё сложнее подобрать лечение.
Поэтому дотошное изучение всего и вся позволит нам избежать негативных последствий после лечения тяжёлых заболеваний: например, после химиотерапии от онкологии или после лечения от таких всемирных напастей, как коронавирус или омикрон. Благодаря медикам и ученым наши шансы на здоровую и безопасную жизнь значительно возрастают. Это ли не здорово?