Группа исследователей из Университета Макмастера обнаружила, что бактериофаги способны формировать сложные трехмерные структуры, напоминающие цветы, которые оказались в 100 раз эффективнее в обнаружении бактерий, чем обычные фаги. Данное открытие может привести к новым достижениям в диагностике и лечении заболеваний.
Неожиданное открытие стало результатом эксперимента, который вёл Лэй Тянь и его коллеги. Вместо традиционной обработки с использованием высоких температур и растворителей, которые разрушают вирусы, команда применила углекислый газ под высоким давлением. Тянь, работавший в то время аспирантом в Университете Макмастера и ныне главный исследователь в Юго-Восточном университете в Китае, возглавлял проект.
Ученые были поражены, увидев, как фаги объединились в сложные структуры после необычной обработки. «Мы хотели сохранить структуру вируса, и в результате получили природные формы, которые удивили нас», — рассказал Тянь.
Для детального изучения процесса команда использовала ресурсы Канадского центра электронной микроскопии и посвятила два года исследованию свойств и применений новых структур. Один из авторов статьи, Тохид Дидар, отметил: «Когда мы впервые увидели эти цветочные образования, это был момент откровения. Потребовалось два года, чтобы понять их формирование, что открыло возможность создания аналогичных структур на основе других белков».
Команда под руководством Зейнаба Хоссейнидуста, эксперта в области химии и биомедицинской инженерии, добилась значительных успехов в изучении фагов, включая их способность соединяться и образовывать микроорганическую ткань и гель, видимый невооруженным глазом. Это открытие создает новые возможности для использования фагов, особенно в области диагностики и борьбы с инфекциями.
Ранее фаги было сложно объединить в формы с необходимыми характеристиками, но теперь этот барьер преодолен. Полученные структуры напоминают цветы с изгибами и складками, что придает им дополнительные механические и биологические свойства. «Мы стремимся использовать природные процессы для создания сложных конструкций», — отметил Хоссейнидуст. Природные изогнутые формы веками вдохновляли инженеров на разработку аналогичных технологий.
Эффективность фагов в новых формах была подтверждена тестами, показавшими их способность обнаруживать бактерии даже в сложных средах. Совмещение фагов с ДНК-ферментами, разработанными коллегами, дало возможность выявлять Legionella в пробах воды из систем охлаждения.
На фоне роста устойчивости бактерий к антибиотикам, интерес к фагам снова увеличивается. Исследования Макмастера продвигают использование этих вирусов для целевого уничтожения бактерий. Теперь методика объединения фагов в сложные формы может усилить их свойства в медицинских целях, поддерживая полезные микроорганизмы и улучшая взаимодействие с материалами.
«Наша цель — изучить и использовать механизмы природы для практического применения», — подчеркнул Хоссейнидуст. Открытие открывает широкие возможности для науки и технологий, улучшая понимание и использование биологических процессов для создания новых решений.