1. Введение: бактериофаги и новые иммунные системы
Светлана Белухина, аспирантка и стажер-исследователь Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха, автор статьи в престижном международном научном журнале Nature. Давайте ее поприветствуем.
Спасибо большое за представление. Меня зовут Света, я работаю в лаборатории, которая сейчас занимается как раз таки бактериальными системами, особенно новыми, и, собственно, бактериофагами, реальными иммунными системами. И мы с вами сегодня поговорим, что изменилось в нашем представлении о том, как бактериофаги и бактерии живут друг с другом в последнее время.
Так, скажите мне, пожалуйста, на какой из этих картинок бактериофаг, а на какой из них вирус наш? Справа бактериофаг, а слева что? Всем известный коронавирус. Я думаю, что всех эта картинка достала за последние годы, но, видимо, уже даже стала забываться, что хорошо. Хорошо.
На самом деле, бактериофаги, они вот такой вот смешной формы. Они бывают довольно разные. Их очень любят... У нас есть лазерная указка? Да, относительно. Их очень любят красиво фотографировать, потому что они все очень миленькие. Если вы знаете, как выглядит бактериофаг, знаете ли вы, что раньше бактериофаги вообще были очень популярны до антибиотиков, и ими даже лечили? Кто-нибудь слышал о такой штуке, как фаготерапия? Здорово.
Так вот, действительно, бактериофагов открыли раньше, чем антибиотики, и так как бактериофаги убивают бактерии, ими какое-то время лечили. До того, как антибиотики взяли всю популярность, это же легче, их очень легко стандартизовать. Один антибиотик, мы знаем, что это такое. А фаги – это живое всё-таки, их было сложно очень каким-то стандартом подвергать, поэтому как-то их популярность снизилась. Так как у нас биотикорезистентность, все про неё знают, вспомнили о том, что вообще-то у нас есть фаги, может быть, нам стоит как-то вспомнить о том, почему же их использовали.
Но мы с вами начнём с того, как размножается фаг. Фаги, бактериофаги, они размножаются примерно так же, как и наши вирусы, то есть сначала они впрыскивают свою ДНК в клетку. Бактерия потом нарабатывает там белки, которые необходимы, и выходит из клетки, её лизируя. Клетка при этом умирает. Что делают бактерии, чтобы не умереть? Это очевидно, они делают то же самое, что и мы. Они приобретают иммунные системы, чтобы бороться с бактериофагами.
Какие иммунные системы бактерий вы знаете? Вдруг вы очень просвещенные и слышали про самую популярную иммунную систему бактерий? Крисперказ – это самая хайповая иммунная система бактерий. Её открыли довольно давно. Как иммунная система, она была описана в 2005 году, но части этой иммунной системы были описаны в 80-х годах, то есть очень-очень рано, но только потом люди осознали, что это иммунная система. И только потом, в 20-м году, уже была Нобелевская премия за то, что эту иммунную систему можно использовать для редактирования геномов.
И вот до 2015 года все думали, что, блин, вот у бактерий есть иммунная система, классная, да, есть даже CRISPR-Cas, Нобелевку скоро до него дадут. Но интерес к ним был не очень сильный. Но потом, в 2021 году, открыли целых 150 новых иммунных систем. И что нам с этим всем делать теперь? Они все оказались новыми, никто про них не знал. Все думали, что в бактериях есть какие-то странные гены, они половины себе не аналитированы, что они вообще значат? Оказалось, что все это иммунные системы.