Перспективним об’єктом досліджень, що може сприяти розумінню механізмів розвитку бронхіальної астми, а також розробці принципово нових методів її лікування, є мікробіом дихальних шляхів. Вивчення бактерій і вірусів, що мешкають у дихальних шляхах здорових осіб та хворих на астму, а також їх зв’язку з імунними функціями організму може підказати шляхи корекції мікробіому з метою лікування астми за допомогою бактеріофагів

У рамках великої програми наукових досліджень ЄС Horizon-2020 реалізується проєкт CURE – мультидисциплінарна ініціатива, що стартувала в 2017 р. та має на меті використання бактеріофагів для відновлення балансу мікробіоти дихальних шляхів і нормалізації таким чином імунної функції у пацієнтів з астмою. До проєкту залучені вчені із Греції, Польщі, Грузії, Швеції, Великої Британії, Швейцарії, а також європейські асоціації пацієнтів із захворюваннями дихальних шляхів.

Ідея дослідження можливостей бактеріофагів у лікуванні астми виникла в результаті спостереження, що у пацієнтів з астмою в дихальних шляхах мешкає менше фагів, ніж у здорових осіб. Яку ж роль грають фаги? Можливо, вони мають контролювати чисельність якихось бактерій в дихальних шляхах, а, може, відсутність фагів вказує на відсутність певних бактерій, які необхідні для здоров’я дихальних шляхів. Для з’ясування цього і було започатковано проєкт CURE.

Планувалося, що на першому етапі проєкту дослідники порівняють мікробіоми дихальних шляхів пацієнтів з астмою та здорових людей. Окрім бактерій ці дослідження мали включати віруси та взаємодії віруси-бактерії. На наступному етапі планувалося побудувати модель мікробної екосистеми дихальних шляхів та вивчити вплив бактеріофагів як на неї, так і на імунну систему господаря. Далі, на основі отриманих даних, вчені планували створити бібліотеку бактеріофагів, які б могли бути корисними у лікуванні астми (цю частину проєкту виконує Інститут бактеріофагів імені Георгія Еліави в Грузії). Нарешті, планувалося створити фагові коктейлі, які б корегували мікробіом дихальних шляхів пацієнтів з астмою та полегшували перебіг захворювання або, в ідеалі, лікували її.

Навесні 2020 р., в черговому звіті проєкту, автори зазначили, що половину шляху вже пройдено. Вони дослідили мікробіоми дихальних шляхів та їх кореляцію з симптомами астми та імунною відповіддю у 60 пацієнтів з астмою та 30 здорових волонтерів (контроль ). У кожного учасника проби із дихальних шляхів брали багато разів для спостереження за динамікою змін в мікробіомі. 

Виявилося, що відмінності мікробіому дихальних шляхів у різних людей більші, ніж у однієї людини в різні проміжки часу, тобто мікробіом є «персоналізованим». Домінантні родини мікроорганізмів (це близько 10-15% всіх видів у складі мікробіому) та їх співвідношення залишаються стабільними для кожного пацієнта. Але характерно, що для пацієнтів з астмою характерні більші варіації мікробіому в часі, ніж у здорових осіб, у яких він відносно стабільний. Це узгоджується з ідеєю про те, що, якщо здоров’я пов’язано зі стабільністю, то хвороба має багато різних станів. Спостереження за динамікою мікробіому у хворих дозволило дослідникам виявити особливості, характерні для загострення астми та його відсутності.

Читайте також: COVID-19 та бронхіальна астма: коментують експерти GINA

В рамках проекту також вивчали вплив фагів на дихальні шляхи – і на цілісність епітеліальних клітин, і на імунні реакції. Було показано, що фаги не шкодять структурі слизовій. Одночасно фаги активують у дихальних шляхах клітини неспецифічного імунітету, що може свідчити про роль фагів у розвитку імунної толерантності.

Розпочалося також створення бібліотеки фагів, специфічних до бактерій, які вважаються важливими у патогенезі астми: представників родів Moraxella, Acinetobacter, Streptococcus, Haemophilus і Staphylococcus. Вже виділені та охарактеризовані 30 нових бактеріофагів. Було також розроблено алгоритм для опису мережі взаємодій між бактеріями та фагами, який дозволяє прогнозувати коло бактерій-господарів бактеріофага.

Найближчим завданням у проєкті є створення комп’ютерної моделі змін мікробіому дихальних шляхів у осіб з астмою для прогнозування впливу бактеріофагів.

На сьогодні в більшості країн Європи бактеріофаги дозволені до клінічного використання лише за виняткових обставин, коли інші ліки не працюють. Але автори проєкту сподіваються, що успіхи в їх дослідженні стануть ще одним поштовхом до регуляторних змін та допущення фагів до широкого використання.

Джерело: Sacher, J. (2020). Could phages cure asthma? Capsid & Tail, (76).