Биологи научились командовать бактериями

Бактерии можно лишить способности к групповым действиям. И тем самым блокировать, например, возбудителей инфекционных заболеваний. Так считают ученые, которые научились управлять кооперацией бактерий.

У ученых возникла новая идея управления миром бактерий – они предлагают использовать для этого хорошо известное специалистам свойство бактерий -- «чувство кворума». Бактерии – существа социальные и общаются друг с другом при помощи химических веществ. Когда концентрация выделяемых веществ достигает порогового значения, колония бактерий начинает действовать как единый организм. Например, светящиеся бактерии, живущие в симбиозе с кальмарами, повинуясь «чувству кворума» начинают светиться. А патогенные бактерии начинают атаковать организм, убедившись, что их достаточное количество, чтобы противостоять иммунной системе.

Хелен Блэкуэлл (Helen Blackwell), доцент химии Университета Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin-Мadison) и ее группа исследуют возможность обмануть бактерии, сыграв на «чувстве кворума». Прежде всего, они заставили бактерии реагировать на ложные сигналы. Многие бактерии используют для сигналов такие вещества, как лактоны (циклические сложные эфиры). Ученые выяснили, что несколько видов бактерий реагируют на одни и те же вещества. Значит, механизм химической чувствительности универсален. Затем исследователи синтезировали неприродные лактоны и проверили, будут ли искусственные вещества сигнализировать бактериям о «кворуме». Опыт удался: бактерии реагировали на искусственные лактоны, стимулирующие их «чувство кворума», определенным поведением. Причем, одни лактоны действовали на все бактерии, а другие – лишь на определенные виды.

Теперь необходимо научиться подавлять «чувство кворума» и тем самым лишить бактерии способности к коллективным действиям. Механизм можно использовать как новый путь лечения инфекционных заболеваний, говорят авторы. «Мы предполагаем, что можно сконструировать вещество, которое нужным способом подействует на несколько бактериальных инфекций, и вещества, подавляющие только одного возбудителя», -- говорит Хелен Блэкуэлл. Это основа для лекарств широкого и узкого спектра действия.

Использование лактонов в «чувстве кворума» впервые открыли у бактерии Vibrio fischeri, которая обеспечивает свечение кальмаров в Тихом океане. Это симбиоз, выгодный обоим партнерам. Потом выяснилось, что на этих же веществах держится «чувство кворума» некоторых инфекционных бактерий.

Биологи подчеркивают необходимость поиска новых способов держать бактерии под контролем из-за их все большей устойчивости к антибиотикам. Блокирование «чувства коворума», по словам Блэкуэлл, позволит «удержать бактерии от плохого поведения», например, от того, чтобы выделять токсины. Она ожидает, что бактерии не очень быстро смогут приспособиться к таким блокаторам.

Авторы описали свои эксперименты в журнале ChemBioChem.