Охота на рыжего дьявола. Роман с микробиологами

Еще Феликс д’Эрелль заметил, что бактериофаги могут не только растворять (лизировать) микробные культуры, но и приводить их к наследуемым изменениям. В те начальные годы молекулярной биологии ученые еще не знали о способности микробных вирусов переносить гены от одной бактериальной клетки на другую. Это явление перенесения микробными вирусами от одной бактерии на другую генетического материала, в частности, участков ДНК, контролирующих лекарственную устойчивость, открытое в 1952 году американцами Н. Циндером и Дж. Ледербергом (N. D. Zinder, J. Lederberg) на модели кишечной палочки (E. coli), получило название фаговой трансдукции. Подобно трансформации у бактерий, которая происходит при помощи свободной ДНК, трансдукция представляет собой внедрение бактериофага внутрь бактериальной клетки (реципиента) и перенесение части генетического материала, присутствующего в хромосоме или эписоме клетки-донора, на котором бактериофаг до этого размножался. Чаще всего трансдукция применяется для изучения генетических рекомбинаций. Меня больше всего интересовал феномен котрансдукции — т. е. возможности одновременного переноса от микроба-донора микробу-реципиенту не только генов лекарственной устойчивости (пенициллиназные плазмиды), но и одновременно — генов, контролирующих патогенность микроорганизмов — способность вызывать заболевания. Из клинико-бактериологических наблюдений следовало, что у золотистого стафилококка, да и у других клинически активных бактерий (особенно возбудителей внутрибольничных инфекций) устойчивость к антибиотикам всегда сопровождается способностью микроорганизмов вызывать тяжелые патологические процессы. Конечно же, распространение болезнетворных микроорганизмов происходит в соответствии с классическими законами эпидемиологии: источник инфекции — пути распространения микроорганизмов — восприимчивые люди или животные. Но, оказывается, были и другие эпидемиологические пути, когда для поддержания высокого уровня устойчивости к антибиотикам достаточен обмен генами между бактериями. Этот обмен, в частности у стафилококков, мог осуществляться при помощи бактериофагов. Конечно же, после подтверждения такой возможности в опытах in vitro я предполагал перейти к экспериментам на лабораторных животных. Ну и как конечная цель — мечталось найти такие препараты, которые будут предотвращать трансдукцию пени-циллиназных плазмид in vitro и in vivo.

Эксперименты эти были задуманы и начаты еще в Отделе Х. Х. Планельеса в 1969 году и продолжались в Отделе раневых инфекций с прерываниями на другие проекты, поездки и экспедиции вплоть до моего ухода из Института имени Гамалея в январе 1979 года. Общая схема экспериментов сводилась к тому, чтобы бактериофаг, предварительно размножившийся на пенициллиноустойчивой высокопатогенной культуре Staphylococcus aureus и «захвативший» часть донорской ДНК с пени-циллиназной плазмидой и генами, контролирующими способность вызывать патологические процессы, передавал эти свойства на пенициллиночувствительную культуру стафилококка-реципиента. Переносчик донорских генов — бактериофаг — отделялся от донорской культуры при помощи миллипоровых фильтров, на которых задерживались клетки донорской культуры. После контакта бактериофага (фагового лизата) с пенициллиночувствительной культурой стафилококка часть клеток-реципиентов приобретала пенициллиназные плазмиды и становилась пенициллиноустойчивой. Эти клетки росли на среде, содержащей пенициллин, и колонии их выделяли пенициллиназу. Реципиентные же клетки, не получившие пенициллиназную плазмиду, подвергались отрицательной селекции пенициллином — погибали. Эксперименты оказались гораздо сложнее, чем предварительная схема. Даже начиная с опытов in vitro. Достаточно сказать, что результаты успешной трансдукции зависели от количества фаговых частиц в лизате, полученном после размножения бактериофага на донорской культуре стафилококка. Чем больше фаговых частиц, тем больше вероятность переноса генов от донора к реципиенту. Но, одновременно, повышается число клеток-реципиентов, лизированных бактериофагом еще до того, как они стали трансдуктантами. Надо было придумать некий прием, который позволит разделить фаг, размножившийся на донорской культуре стафилококка, на две ветви: лизирующую и трансдуцирующую. Это представление о том, что в стоке бактериофага находятся одновременно два типа вирусных частиц, было, несомненно, навеяно идеями Л. А. Зильбера (1894–1966) о вирусогенетической теории возникновения злокачественных опухолей.