Для создания нового пробиотика бактерию приучили к кислороду

Кишечная микробиота привлекает все больше внимания как фактор, влияющий на здоровье и развитие болезней. В связи с этим остается актуальной разработка новых пробиотиков. Эта задача осложняется тем, что ряд ключевых видов бактерий облигатно анаэробны или же требуют сосуществования с другими видами для оптимального роста, что существенно повышает сложность разработки препаратов данных бактерий. В новой работе международная группа ученых представила метод адаптации анаэробных бактерий к кислороду — это облегчит разработку терапевтических препаратов.

Авторы выбрали для работы бактерий Faecalibacterium prausnitzii — одного из основных продуцентов масляной кислоты в кишечнике. Их изолировали из фекальных образцов, причем вместе с F. prausnitzii авторы также выделили представителей вида Desulfovibrio piger, которые в кишечнике восстанавливают сульфаты. Геномный анализ показал, что оба штамма ранее не были описаны.

Исследователи предположили, что факт совместного выделения двух видов свидетельствует об их метаболической взаимосвязи. И действительно, F. prausnitzii и D. piger в совместной культуре обладали намного большей приспособленностью, чем монокультуры. D. piger продуцирует ацетат, необходимый второму виду для синтеза масляной кислоты. Их кокультивирование значимо повысило выход бактериальной биомассы, что важно для производства пробиотиков.

Следующим препятствием на пути разработки препарата стала строгая анаэробность F. prausnitzii. Ученые решили попробовать адаптировать бактерию к кислороду. Для этого они подвергали колонии его воздействию, причем вначале бактерий выращивали в среде с высокой концентрацией антиоксидантов, а с каждым шагом культивации эту концентрацию снижали. В итоге исследователям удалось получить два морфотипа, демонстрирующие устойчивость к кислороду без потери способности к синтезу масляной кислоты. Более устойчивый из них авторы использовали для дальнейших экспериментов.

Генетический анализ выявил 15 генетических вариантов в 10 локусах, отличающие адаптированный штамм DSM 32379 от его предка. Однако ученым не удалось генетически модифицировать исходный штамм доступными методами, поэтому точные описания молекулярных механизмов адаптации к кислороду получены не были. Авторы, тем не менее, показали, что бактерии сохранили свои иммуномодулирующие свойства.

Затем исследователи скомбинировали кокультивацию бактерий с приобретенной устойчивостью к кислороду. Это позволило им получить пригодные к применению препараты F. prausnitzii и D. piger. В первичных опытах на мышах у этих препаратов не было выявлено побочных эффектов, однако они также не повышали численность бактерий в фекальных образцах, которую оценивали методом количественной ПЦР. Последнее может объясняться особенностями локализации бактерий в кишечнике.

На следующем этапе исследования авторы задействовали 50 здоровых взрослых людей возрастом 20–40 лет. Их случайным образом разделили на группы, получавшие плацебо, низкие или высокие дозы пробиотика. Как и в опытах с мышами, никаких побочных эффектов от препарата не было выявлено. Повышения численности F. prausnitzii не наблюдалось, но у некоторых участников, получавших высокие дозы пробиотика, возрастала численность D. piger. К сожалению, высокое сходство генома адаптированного штамма DSM 32379 с бактериями дикого типа не позволило определить долю его присутствия в микробиоте. Отсутствие значимых повышений численности F. prausnitzii, скорее всего, объясняется большим исходным количеством бактерий в кишечнике участников.

Авторы считают, что, хотя исследование не смогло в полном объеме охватить механизмы и эффективность адаптации бактерий к кислороду, представленный метод обладает потенциалом для использования в будущих разработках. 



Разработано защитное покрытие для анаэробных бактерий-пробиотиков