Эволюционная динамика взаимодействия фагов и бактерий как возможный подход к разработке эффективной фаговой терапии инфекций, вызываемых антибиотикорезистентными бактериями

В условиях растущей глобальной угрозы антибиотикорезистентности существует острая необходимость в разработке новых эффективных методов лечения инфекций, вызываемых антибиотикорезистентными бактериями. Фаготерапия рассматривается как возможная альтернатива антибиотикам при лечении инфекций, вызванных антибиотикорезистентными бактериями. Однако бактерии могут приобретать устойчивость к бактериофагам посредством механизмов противофаговой защиты, что является существенным ограничением фаготерапии. Эти механизмы воздействуют на различные этапы жизненного цикла фага, включая адсорбцию, инъекцию ДНК, синтез, сборку фаговых частиц и высвобождение потомственных вирионов. К неспецифическим механизмам бактериальной защиты относятся ингибирование адсорбции, исключение суперинфекции, системы рестрикции-модификации и системы абортивной инфекции. К механизмам противофаговой защиты также относятся системы кластеризованных регулярно расположенных коротких палиндромных повторов (CRISPR) и CRISPR-ассоциированных белков (Cas). В то же время фаги могут реализовывать контрстратегии против механизмов противофаговой защиты. Однако влияние устойчивости к фагам на чувствительность к антибиотикам и антибиотикорезистентность у бактерий, устойчивых к бактериофагам, остаётся недостаточно изученным с точки зрения эволюционных компромиссов и преимуществ во взаимодействии фагов и бактерий. Поскольку устойчивость к фагам является серьёзным препятствием для фаготерапии, такие компромиссы могут служить возможной основой для разработки эффективных стратегий вмешательства, опосредованных бактериофагами. В частности, взаимосвязи между устойчивостью к фагам и антибиотикорезистентностью могут использоваться в качестве терапевтических моделей для повышения чувствительности к антибиотикам и снижения факторов вирулентности; этот подход известен как фаговое управление эволюцией или эволюционная медицина. Поэтому в данном обзоре освещается синергическое применение бактериофагов и антибиотиков с учётом плейотропных эволюционных компромиссов, связанных с устойчивостью к бактериофагам.