Инновационная биотехнологическая компания Proteon Pharmacauticals SA создала новую «платформу для работы с бактериофагами» (естественными врагами бактерий), разработки на базе которой помогут побороть антибиотикорезистентность (устойчивость к антибиотикам).

Появление антибиотиков (пенициллина) стало одним из важнейших открытий в медицине, позволившим изобрести массу новых препаратов для купирования микробных заболеваний. К сожалению, на протяжении долгих лет антибиотики использовались безрассудно. Причем не только при лечении бактериальных болезней, но и при разработке стимуляторов роста для животных и растений. Тонны антибиотиков попадают в окружающую среду ежегодно. Они собираются как в почве, так и в воде, в результате чего страдают целые экосистемы. Но что еще важнее, формируется антибиотикорезистентность. Антибиотики перестают работать. 

Бактерии эволюционировали и обрели множество новых механизмов, помогающих передавать способность бороться с антибиотиками своим «соседям» и «отпрыскам». В их числе мутация и горизонтальная передача генов. Из года в год медики все чаще сообщают об обнаружении новых бактерий, резистентных сразу к нескольким группам препаратов. Поэтому так важно остановить эту тенденцию и найти способы обойтись без лечения антибиотиками или победить бактерии, уже сформировавшие резистентность. 

Бактериофаги — наша новая надежда

Бактериофаги, известные как «пожиратели бактерий», — это естественным образом формирующиеся вирусы. Они эффективны при борьбе с некоторыми видами и даже целыми группами бактерий из-за особенностей строения рецепторов на поверхности этих бактерий. Механизм работы фагов отличается от такового у антибиотиков, поэтому их и рассматривают в качества альтернативного инструмента для лечения микробных заболеваний (и для создания альтернативы действующим препаратам).

В отличие от антибиотиков, фаги не наносят вреда микрофлоре организма живых существ. Фаги (благодаря своей вирусной природе) успешно адаптируются под меняющиеся внешние условия и так же, как бактерии, постоянно развиваются. Если бактерия попытается выработать резистентность против фага, то перед ней появится почти невыполнимая задача, потому что фаг знаком с ее рецепторами и будет подстраиваться под взаимодействие с ними, обходя защитные механизмы, выстраиваемые бактерией. Более того, бактерии, резистентные к фагам, не всегда представляют угрозу, потому что постепенно теряют возможность размножаться. Падает вирулентность и повышается восприимчивость к другим фагам. 

Еще одно значимое преимущество бактериофагов — способность самостоятельно размножаться. То есть даже небольшая доза фагов может быть достаточной для борьбы с разного рода микробными заболеваниями. Но если фаги не обнаружат знакомые бактерии, которые можно «разрушить», то они со временем вымрут и перестанут самогенерироваться в организме/среде, куда их доставили. Поэтому их можно рассматривать как «самодозирующееся вещество». 

Фаготерапия была изобретена почти век назад, в начале 1900-х годов, но ученые перестали активно развивать это направление после появления антибиотиков. Но исследования не прекратились окончательно. В некоторых местах медики продолжали изучать фаги, в частности в Польше. 

Новые знания человечества в области биологии, генетики и иммунологии спровоцировали повторный виток изучения фаготерапии. Используя некоторые биологические процессы и инструменты, ученые могут превратить бактериофаги в более эффективное оружие против бактерий. Исследования предполагают, что правильная комбинация бактериофагов может успешно применяться как альтернатива антибиотикам в медицине, агрикультурах и аквакультурах. 

Новые решения

Proteon Pharmaceuticals SA — инновационная биотехнологическая компания из Польши, которая уже более 10 лет занимается исследованиями в области фаготерапии. Их разработки позволили создать новые средства, помогающие в борьбе с антибиотикорезистентностью. 

В числе разработок Proteon Pharmaceuticals SA отмечаются натуральные и достаточно эффективные препараты для лечения различных заболеваний у животных. Их флагманский продукт  BAFASAL® борется с сальмонеллой на птицефермах и может использоваться одновременно в качестве профилактического средства и лекарства. Эффективность BAFASAL® была подтверждена несколькими коммерческими исследованиями. По их данным, препарат снижает количество сальмонелл в 200 раз, одновременно уменьшая уровень смертности среди животных. Одно из важнейших направлений работы польских ученых — аквакультура. Сейчас команда специалистов работает над препаратом BAFADOR®, который сможет предотвращать развитие некоторых палочковидных бактерий у рыб.

Разработка Proteon Pharmaceuticals SA основана на последних достижениях науки и тесно связана с такими направлениями, как биоинформатика, искусственный интеллект, геномное секвенирование, материаловедение и молекулярная биология. Платформа для работы с бактериофагами — это набор новых средств и методик, меняющих подход ко всему процессу создания препаратов на базе фагов, от их поиска до производства в индустриальных масштабах. Пока что она используется только в пределах компании и проверяется специалистами Proteon Pharmaceuticals SA.

Платформа для работы с бактериофагами

Первый шаг на пути к пониманию того, как побороть инфекцию, — обнаружить патоген, являющийся причиной этой инфекции, и предугадать, как он будет развиваться внутри организма. После этого, задействовав несколько методик скрининга, специалисты из Proteon Pharmaceuticals SA подбирают бактериофаги, которые подходят по заранее определенным критериям для борьбы с конкретными бактериями. На этом этапе медики оценивают не только эффективность выбранного «лечения». Выбранный фаг должен быть литическим (то есть смертельным) для бактерии. В противном случае он может быть схож по эффективности с недопитыми антибиотиками и спровоцировать рост числа бактерий. Также фаги должны уметь «выживать» в различных температурных условиях. Идеально подобранные элементы по итогу будут использованы для создания новых действенных лекарств. 

Каждый выбранный польскими учеными бактериофаг проходит через процедуру геномного секвенирования. Это необходимо, чтобы расширить спектр активности фагов. Затем из них делают «лечебный коктейль», приправленный различными стабилизаторами, поддерживающими действенность препарата на протяжении длительного периода. После этого проходят тестирования in vitro и in vivo, то есть в лабораторных и в естественных условиях. Такой подход гарантирует безопасность исследуемой комбинации веществ и помогает подобрать оптимальную дозу для устранения патогенов. Оптимизация всего процесса изучения фагов позволила Proteon Pharmaceuticals SA создать мощную систему для повторяющихся масштабных исследований и разработок новых «фаговых коктейлей». 

Благодаря новейшим технологиям, последним достижениям в области биоинформатики и геномного секвенирования, многолетнему опыту и сотням исследованиям ученые из Польши смогли создать столь необходимый человечеству продукт, способный бороться с антибиотикорезистентными бактериями. К тому же компания Proteon Pharmaceuticals SA пытается сделать свое детище доступным для использования по всему миру.

Диагностические инструменты постоянно развиваются. В мире появляются новые технология и открытия, помогающие специалистам продвигаться в изучении фаготерапии. Этот бесконечный процесс развития позволит людям начать производство высокоэффективных препаратов в промышленных масштабах и с минимальными затратами.