ЭНДОЛИЗИНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ИНФЕКЦИЙ, ВЫЗВАННЫХ ПОЛИРЕЗИСТЕНТНЫМИ БАКТЕРИЯМИ (ОБЗОР)

DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2021-10-02
Номер журнала: 
10
Год издания: 
2021

А.М. Воробьев аспирант, мл. науч. сотрудник, лаборатория клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва, Россия) E-mail: vorobjew.alex2010@yandex.ru М.Н. Анурова к.фарм.н., ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) (Москва, Россия) А.В. Алешкин д.б.н., профессор РАН, ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва, Россия) И.А. Киселева к.б.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва, Россия) К.М. Багандова аспирант, мл. науч. сотрудник, лаборатория клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва, Россия) Т.Э. Мизаева аспирант, мл. науч. сотрудник, лаборатория клинической микробиологии и биотехнологии бактериофагов, ФБУН МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва, Россия) Д.В. Васина к.б.н., ст. науч. сотрудник, ФГБУ НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России (Москва, Россия) Н.П. Антонова науч. сотрудник, ФГБУ НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России (Москва, Россия) В.А. Гущин к.б.н., ФГБУ НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России (Москва, Россия)

Стремительный рост встречаемости полирезистентных возбудителей ставит перед научным сообществом важную задачу по поиску новых путей борьбы с такими возбудителями. Этот рост обусловлен широким применением антибиотиков основных фармакологических групп для лечения инфекционных заболеваний на фоне не угасающей эпидемии COVID-19. Одним из перспективных направлений в данной области являются бак-териофаги ввиду своей эффективности в отношении резистентных возбудителей и безопасности применения. Тем не менее бактериофаги обла-дают рядом ограничений, затрудняющих их широкое применение. В связи с этим все более активно ведутся исследования эндолизинов – фер-ментов, синтезирующихся в конце литического цикла бактериофагов и разрушающих клеточную стенку бактерий. Дана характеристика эндоли-зинов, их классификация и описаны преимущества эндолизинов по сравнению с антибиотиками и бактериофагами. Приведены описания прово-димых в мире исследований в области получения препаратов эндолизинов. Рассмотрены разработки по получению моно- и комбинированных эн-долизинов для лечения ряда бактериальных инфекций. Показана эффективность данного подхода для лечения инфекций, в том числе вызван-ных полирезистентными возбудителями, и перспективность дальнейшей работы в этом направлении

Ключевые слова: 
эндолизины
бактериофаги
антибиотикорезистентность

Список литературы: 
  1. Габриэлян Н.И., Шарапченко С.О., Кисиль О.В. Кормилицина В.Г. Драбкина И.В., Сафонова Т.Б., Петрухина М.И., Cаитгареев Р.Ш., Захаревич В.М. Вопросы эпидемиологии в проблеме антибиотикорезистентности клинических патогенов. Медицинский алфавит. 2020; (34): 6–8. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-34-6-8.
  2. Устойчивость к противомикробным препаратам [Электронный ресурс]. ВОЗ. 2020. 13 октября. URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/antimicrobial-resistance (Дата обращения: 11.02.2021).
  3. La Fauci V., Costa G.B., Arena A., et al. Trend of MDR-microorganisms isolated from the biological samples of patients with HAI and from the surfaces around that patient. New Microbi-ol. 2018; 41(1): 42–46.
  4. Lack of new antibiotics threatens global efforts to contain drug-resistant infections [Электронный ресурс]. World Health Organi-zation. Geneva, 2020. Режим доступа: https://www.who.int/news/item/17-01-2020-lack-of-new-antibiotics-threatens-global-efforts-to-contain-drug-resistant-infections.
  5. Иванова И.А, Труфанова А.А., Филиппенко А.В. и др. Бактериофаги и иммунная система макроорганизма. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 6: 79‒84; doi: 10.36233/0372-9311-2019-6-79-85.
  6. Бочкарева С.С., Алешкин А.В., Ершова О.Н. и др. Иммунологические аспекты фаготерапии инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, в отделении нейрореанимации. Журнал микробиологии. 2017; 4: 42‒48.
  7. Olsen N.M.C., Thiran E., Hasler T., et al. Synergistic removal of static and dynamic Staphylococcus aureus biofilms by combined treatment with a bacteriophage endolysin and a polysaccharide de-polymerase. Viruses. 2018; 10(8): pii: E438; doi: 10.3390/v10080438.
  8. Тец В.В., Тец Г.В. Микробные биопленки и проблемы ан-тибиотикотерапии. Практическая пульмонология. 2013; 4: 60‒64.
  9. Kovalskaya N.Y., Herndon E.E., Foster-Frey J.A., et al. Antimicro-bial activity of bacteriophage derived triple fusion protein against Staphylococcus aureus [J]. AIMS Microbiology. 2019; 5(2): 158‒175; doi:10.3934/microbiol.2019.2.158.
  10. Schmelcher Mathias, Donovan David M., and Loessner Martin J. Bacteriophage endolysins as novel antimicrobials. Future Microbi-ol. 2012 October; 7(10): 1147–1171. doi: 10.2217/fmb.12.97.
  11. Loessner M.J., Wendlinger G., Scherer S. Heterogeneous endoly-sins in Listeria monocytogenes bacteriophages: a new class of en-zymes and evidence for conserved holin genes within the siphoviral lysis cassettes. Mol. Microbiol. 1995; 16(6): 1231–1241.
  12. Zimmer M., Sattelberger E., Inman R.B., Calendar R., Loessner M.J. Genome and proteome of Listeria monocytogenes phage PSA: an unusual case for programmed + 1 translational frameshifting in structural protein synthesis. Mol. Microbiol. 2003; 50(1): 303–317.
  13. Zhou B., Zhen X., Zhou H., Zhao F., Fan C., Perčulija V., et al. Structural and functional insights into a novel two-component endo-lysin encoded by a single gene in Enterococcus faecalis phage. PLoSPathog. 2020; 16(3): e1008394. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008394.
  14. Swift Steven M., Etobayeva Irina V., et al. Characterization of LysBC17, a Lytic Endopeptidase from Bacillus cereus. Antibiotics. 2019; 8(3): 155; doi: 10.3390/antibiotics8030155
  15. Ko On Lee, Minsuk Kong, et al. Structural Basis for Cell-Wall Recognition by Bacteriophage PBC5 Endolysin. Structure. 2019; 27(9): 1355‒1365. doi: 10.1016/j.str.2019.07.001.
  16. O’Flaherty S., Coffey, et al. The Recombinant Phage Lysin LysK Has a Broad Spectrum of Lytic Activity against Clinically Relevant Staphylococci, Including Methicillin-Resistant Staphylococcus au-reus. Journal of Bacteriology. 2005; 187(20): 7161–7164; doi: 10.1128/jb.187.20.7161-7164.2005.
  17. Pritchard D.G. The bifunctional peptidoglycan lysin of Streptococ-cus agalactiae bacteriophage B30. Microbiology. 2004; 150(7): 2079–2087; doi: 10.1099/mic.0.27063-0.
  18. Pritchard D.G., Dong S., Kirk M.C., Cartee R.T., Baker J.R. LambdaSa1 and lambdaSa2 prophage lysins of Streptococcus aga-lactiae. Appl. Environ. Microbiol. 2007; 73(22): 7150–7154.
  19. Loessner M.J., Kramer K., Ebel F., Scherer S. C-terminal domains of Listeria monocytogenes bacteriophage murein hydrolases deter-mine specific recognition and high-affinity binding to bacterial cell wall carbohydrates. Mol. Microbiol. 2002 Apr; 44(2): 335-49; doi: 10.1046/j.1365-2958.2002.02889.x.
  20. Hermoso J.A., Garcia J.L., Garcia P. Taking aim on bacterial pathogens: from phage therapy to enzybiotics. Curr. Opin. Micro-biol. 2007; 10(5): 461–472.
  21. Lopez R., Garcia E. Recent trends on the molecular biology of pneumococcal capsules, lytic enzymes, and bacteriophage. FEMS Microbiol. Rev. 2004; 28(5): 553–580.
  22. Gu J., Lu R., Liu X., et al. LysGH15B, the SH3b domain of staphy-lococcal phage endolysinLysGH15, retains high affinity to staphy-lococci. Curr. Microbiol. 2011; 63(6): 538–542.
  23. Fraga A.G., Trigo G., Murthy R.K., Akhtar S., Hebbur M., et al. Antimicrobial activity of Mycobacteriophage D29 Lysin B during Mycobacterium ulcerans infection. PLOS Neglected Tropical Dis-eases. 2019; 13(8): e0007113. doi: 10.1371/journal.pntd.0007113.
  24. Park S., Jun S.Y., Kim C.H., et al. Characterisation of the antibacte-rial properties of the recombinant phage endolysins AP50-31 and LysB4 as potent bactericidal agents against Bacillus anthracis. Sci. Rep. 2018; 8(18); doi: 10.1038/s41598-017-18535-z.
  25. Sozhamannan S., McKinstry M., Lentz S.M., et al. Molecular char-acterization of a variant of Bacillus anthracis-specific phage AP50 with improved bacteriolytic activity. Appl Environ Microbiol. 2008; 74(21): 6792‒6796; doi: 10.1128/AEM.01124-08.
  26. Yu J.H., Lim J.A., Chang H.J., Park J.H. Characteristics and Lytic Activity of Phage-Derived Peptidoglycan Hydrolase, LysSAP8, as a Potent Alternative Biocontrol Agent for Staphylococcus aureus. J. Microbiol. Biotechnol. 2019; 29: 1916‒1924; doi: 10.4014/jmb.1908.08021.
  27. Kim S., Kim S.H., Rahman M., et al. Characterization of a Salmo-nella Enteritidis bacteriophage showing broad lytic activity against Gram-negative enteric bacteria. J. Microbiol. 2018; 56: 917–925; doi: 10.1007/s12275-018-8310-1.
  28. Shukho Kim, Da-Won Lee, Jong-Sook Jin, Jungmin Kim. Antimi-crobial activity of LysSS, a novel phage endolysin, against Aci-netobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa. Journal of Global Antimicrobial Resistance. 2020; 22: 32‒39; doi: 10.1016/j.jgar.2020.01.005.
  29. Plotka M., Kapusta M., Dorawa S., Kaczorowska A.-K., Kaczor-owski T. Ts2631 Endolysin from the Extremophilic Thermus scoto-ductus Bacteriophage vB_Tsc2631 as an Antimicrobial Agent against Gram-Negative Multidrug-Resistant Bacteria. Viruses. 2019; 11: 657; doi: 10.3390/v11070657.
  30. Wang F., Ji X., et al. TSPphg Lysin from the Extremophilic Ther-mus Bacteriophage TSP4 as a Potential Antimicrobial Agent against Both Gram-Negative and Gram-Positive Pathogenic Bacteria. Vi-ruses. 2020. 12(2): 192; doi: 10.3390/v12020192.
  31. Воробьев А.М., Анурова М.Н., Алешкин А.В. и др. Определение спектра бактерицидной активности рекомбинантных эндолизинов бактериофагов ECD7, Am24, Ap22, Si3 и St11. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020; 170(11): 597‒601; doi: 10.47056/0365-9615-2020-170-11-597-601.
  32. Fursov M.V., Abdrakhmanova R.O., Antonova N.P., et al. Antibio-film Activity of a Broad-Range Recombinant Endolysin LysECD7: In Vitro and In Vivo Study. Viruses. 2020; 12(5): 545. https://doi.org/10.3390/v12050545.
  33. Schuch Raymond, Pelzek J. Adam, Nelson C. Daniel, Fischettia A. Vincent. The PlyB Endolysin of Bacteriophage vB_BanS_Bcp1 Exhibits Broad-Spectrum Bactericidal Activity against Bacillus ce-reus Sensu Lato Isolates. Applied and Environmental Microbiolo-gy. 2019; 85(9): e00003-19; doi: 10.1128/AEM.00003-19.
  34. Schuch R., Nelson D., Fischetti V. A bacteriolytic agent that detects and kills Bacillus anthracis. Nature. 2002; 418: 884–889; doi: 10.1038/nature01026.