Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание — Naked Science
8 минут
ФизТех

Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание

4.1

Международный коллектив ученых из Университета Лестера, МГУ и МФТИ разработал математическую модель, которая открывает новые возможности для контроля и мониторинга распространения мелиоидоза в Юго-Восточной Азии.

Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание / ©Пресс-служба МФТИ

Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Мелиоидоз — острая инфекционная болезнь, протекающая в виде тяжелого сепсиса с образованием множественных абсцессов в различных органах и приводящая в 40% случаев к летальному исходу. Особенно высок риск заражения у больных диабетом. Возбудитель мелиоидоз — бактерия Burkholderia pseudomallei (бацилла Уитмора), которая особенно активна в воде и почве. Болезнь широко распространена в Юго-Восточной Азии, а также Индонезии, Австралии, Западной и Восточной Африке.

«Мелиоидоз — серьезное и опасное заболевание, но многие исследования на эту тему в основном сводятся к исследованию бактерий, а фагам, которые обнаружены в местах обитания патогена, не уделяется должного внимания. Мы задались вопросом: можно ли предсказать изменение числа патогенных бактерий и какую роль в этом процессе играют фаги в зависимости от сезона и погодных условий», — рассказывает один из авторов исследования профессор Университета Лестера Андрей Морозов.

Для этого ученые разработали несколько математических моделей, которые предсказывают сезонную и ежедневную динамику размера популяций бактерий Burkholderia pseudomallei, связанных с зависимыми от температуры фагами, на рисовых полях в двух провинциях Таиланда (Сакэу и Накхонпханом). В качестве переменных использовались данные о температуре и уровне ультрафиолетового излучения.

Бактериофаги могут контролировать опасное заболевание
Адсорбация бактериофагов на поверхности бактериальной клетки / Википедия

Результаты моделирования показывают, что наиболее опасен период с марта по сентябрь. Основной источник смертности бактерий — заражение фагами, то есть вирусами, избирательно поражающими бактерии. Весной и летом, при высоком уровне ультрафиолетового излучения, фаги умирают, что приводит к росту числа бактерий без них. В то же время в богатой питательными веществами среде при сохранении постоянной интенсивности УФ решающую роль играет температура. Так, если она выше 35 градусов, фаг переходит в состояние, когда он уничтожает клетки бактерии (так называемый литический цикл), что позволяет контролировать размер популяции патогена. Модель также показывает, что количество свободных от фагов бактерий максимально вечером (около 20:00) и минимально утром (около 09:00).

Помимо ультрафиолетового излучения, на уровень свободных фагов влияют и используемые удобрения. Недавние исследования показывают, что химикаты на основе меди убивают фаги, как влияют другие — пока не известно. Однако они делают динамику непредсказуемой, что потенциально может быть опасно для человека.

«В отличие от лабораторных условий, в природе и у лизогена (бактерии, инфицированной фагом), и у патогенной бактерии есть ограничивающие факторы, от которых зависит размер их популяции. Чтобы сделать модель более реалистичной, мы измерили целый ряд реальных параметров фагов. Таким образом, модель предсказывает, при каком соотношении сезонных параметров повышается риск заражения мелиоидозом», — добавляет Андрей Летаров, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С. Н. Виноградского, профессор МФТИ и МГУ.

Модель показывает, как фаг взаимодействует с бактерией. Полученные результаты открывают целый ряд возможностей для контроля заболевания: начиная от пересмотра и определения графика полевых работ в зависимости от сезона, понимания того, в какое время могут потребоваться дополнительные меры безопасности, как, например, специальная экипировка, и заканчивая тем, какие удобрения не вредят фагам и могут быть использованы для ограничения популяции патогенных бактерий.

«Математическое моделирование позволяет делать прогнозы при различных режимах, в том числе оценить влияние глобального потепления на распространение эндемичных зон заболевания. Мы возобновляем исследование и уже осенью планируем провести серию экспериментов, чтобы более подробно изучить, как химикаты, используемые в сельском хозяйстве, влияют на уровень фагов в почве, как в ней взаимодействуют фаги и бактерии и какие ограничивающие факторы играют в этой среде существенную роль», — добавляет Андрей Морозов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
ФизТех
202 статей
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Позавчера, 10:41
5 минут
Сергей Васильев

Последствия укуса инвазивных «ложных вдов» обычно проходят в течение нескольких часов, но в некоторых случаях могут приводить к заражению и стать смертельно опасными.

Позавчера, 18:58
8 минут
Мария Азарова

На «Романцевских горах» в Тульской области нашелся еще один серебристый «монолит». Однако теперь мы знаем, кто его создал — и с какой целью.

Позавчера, 20:42
2 минуты
Илья Ведмеденко

По данным источника в судостроительной отрасли, ходовые испытания модернизированного авианосца «Адмирал Кузнецов» должны начать в 2022 году. Одним из улучшений станет установка новых главных котлов.

30 ноября
5 минут
Василий Парфенов

Пилотируемый глубоководный аппарат «Фэньдоучжэ» опустился на глубину 10 909 метров в Марианскую впадину. Во время этого погружения впервые осуществлялась прямая трансляция фото и видео на поверхность.

2 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению американского предпринимателя, первые люди смогут отправиться на Красную планету в течение шести лет. Запустить к Марсу космический корабль в беспилотном режиме Маск планирует не позднее 2022 года.

1 декабря
7 минут
Василий Парфенов

История одного из главных научных инструментов человечества завершилась сегодня, 1 декабря. Сбылись самые мрачные опасения пытавшихся сохранить радиотелескоп «Аресибо» инженеров — огромный облучатель рухнул на главное зеркало.

14 ноября
35 минут
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

22 ноября
26 минут
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
8 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: