Первые антибиотики появились почти сто лет назад и сначала воспринимались чуть ли не как панацея. Со временем антимикробные препараты стали настолько привычными, что мы готовы принимать их по любому поводу. Долгие годы к антибиотикам привыкали не только люди, но и сами бактерии. И вот спустя столетие после синтеза пенициллина человечеству угрожает смертельная опасность в виде супербактерий, устойчивых к привычным антибиотикам и готовых убивать по 10 миллионов человек в год, пишет onliner.by.
Что за супербактерии и откуда они взялись
Супербактерии — это все те же старые недобрые микробы, но адаптировавшиеся к лекарствам. Во время пандемии все, наверное, слышали о коллективном иммунитете. Вот и у бактерий вырабатывается своеобразный коллективный иммунитет на антибиотики. Происходит это главным образом из-за беспорядочного и массового применения лекарств в том числе в случаях, когда без них можно было бы обойтись (например, при вирусных заболеваниях).
«Закормленные» препаратами микробы эволюционировали до состояния антибиотикорезистентности. Если углубиться в механизмы этого явления, то все выглядит примерно так. В группе бактерий находятся «особи», устойчивые к определенному антибиотику. Пока их «коллеги» погибают, они продолжают свою жизнедеятельность, размножаются, передают резистентный генетический материал потомкам и даже другим видам бактерий. Постепенно происходит селекция микробов: не приспособившиеся погибают, а устоявшие перед лекарствами растут и размножаются.
В итоге человеческой популяции стали угрожать инфекции, еще недавно считавшиеся неопасными. Ежегодно в наше время от болезней, вызванных резистентными бактериями, умирает около миллиона человек. Если ничего не предпринимать, то к 2050 году этот показатель вырастет в десять раз, то есть каждые три секунды от таких микробов будет умирать один человек. Для сравнения, COVID-19 — одна из самых смертоносных инфекций в истории — за четыре года погубила около семи миллионов человек.
Кто в опасности
Основная защита человека — иммунитет. Но у каждого он свой, а в зоне повышенной опасности традиционно находятся люди с ослабленной иммунной системой. Часто это пациенты, истощенные операциями, курсами лучевой и химиотерапии. В таких случаях супербактерии способны задерживаться в организме на месяцы, годы и даже десятилетия.
Порой источником заражения могут стать совершенно неожиданные вещи. Так, два года назад в США была зафиксирована вспышка глазных инфекций, не поддающихся лечению антибиотиками. Оказалось, зараза пряталась в безрецептурных глазных каплях. В больнице заразился один человек, а от него инфекция распространилась на 18 штатов. Как итог — четверо умерших, еще четверо остались без зрения, у десятков инфекция распространилась на другие части тела.
Многим из этих людей, скорее всего, придется принимать курсы антибиотиков на протяжении очень долгого времени, возможно, всю жизнь. Британка Кэтрин Уильямс, например, принимает лекарства больше десяти лет. В подростковом возрасте она не обратила внимания на инфекцию мочевыводящих путей. О лечении девушка задумалась спустя несколько лет. К тому времени бактерии уже были антибиотикорезистентными.
Теперь лекарства могут только временно облегчить симптомы болезни, но не вылечить ее. В перерывах между курсами приема антибиотиков инфекция наносит очередной мощный удар, часто приводящий к госпитализации и приему обезболивающих. «Это ужасно. Боль просто приковывает тебя к постели до следующего курса. То, что мне придется принимать антибиотики всю жизнь, меня очень пугает», — рассказывает женщина.
Нужно больше антибиотиков?
Что же делать? Логичный, лежащий на поверхности ответ: нужны новые антибиотики, к которым супербактерии пока не успели выработать устойчивость. К сожалению, здесь есть несколько подводных камней.
Сегодня очевидно, что это гонка, в которой человечеству не победить. Можно только выиграть немного времени, за которое у микробов появится резистентность к новым препаратам. К тому же разработка лекарств идет со скрипом. Фармакологическим компаниям не выгодно заниматься этим направлением. Разработка антибиотиков — крайне дорогое занятие, отдача от которого возможна лишь в отдаленной перспективе из-за необходимости очень продолжительных испытаний без гарантии успеха.
В настоящее время на этапе клинической разработки находится всего три десятка антибиотиков. Из них всего шесть отнесены к инновационным, то есть к таким, которые потенциально могут уничтожать супербактерии. Подчеркнем, что речь идет только о новых видах лекарств, но никто не дает гарантию, что эффективными окажутся все шесть препаратов.
Пока наиболее перспективно выглядит разработка Техасского университета. Там работают над синтетическим «полимерным антибиотиком», молекулы которого разрушают внешние мембраны бактерий и не дают им выработать резистентность. Молекулу лекарства можно настраивать и адаптировать для разных видов микробов. Но и здесь есть проблема. Антибактериальные полимеры имеют положительный заряд, который притягивает их к отрицательному заряду бактерий. Однако эритроциты тоже имеют отрицательный заряд, то есть молекулы препарата также притягиваются к ним и разрушают кровяные клетки.
Одновременно в ВОЗ постоянно говорят о необходимости масштабного сокращения использования антибиотиков во всем мире. Это должно замедлить эволюцию бактерий и продлить эффективность существующих лекарств. Речь не только о людях, но и о сельском хозяйстве, где антибиотики также активно применяют.
Все это — довольно дорогостоящие меры. Специалисты подсчитали, что их внедрение в ближайшие десять лет обойдется мировой экономике в $40 миллиардов. С другой стороны, если ничего не делать, то экономические потери, не считая массовой гибели людей, достигнут астрономических $100 триллионов.
И все же все в первую очередь ждут новых подходов и решений, способных снова кардинально изменить невидимую борьбу в пользу человечества. И такие подходы есть.
Новая надежда
Судя по обилию соответствующих заметок в зарубежных СМИ, все надежды ученых и медиков в настоящее время связаны с… вирусами. За миллионы лет эволюции у бактерий появился естественный враг — вирусы-бактериофаги (для краткости их сегодня часто называют просто «фаги»), генетически запрограммированные на поиск и уничтожение микробов.
Каждый вид фагов уникален и предназначен для поиска и пожирания конкретного типа патогенов. Все выглядит как интересная и опасная игра со смертельным (для бактерии) исходом. У вирусов есть ряд способов, которые они используют для проникновения в бактериальную клетку и разрывания ее на кусочки. В свою очередь, бактерии всячески уклоняются от «пристыковки» фагов, используя самые разные методы вроде сбрасывания внешней оболочки и удирания.
Главная проблема заключается в том, чтобы подобрать правильный «коктейль» из фагов против определенного вида инфекции. Этим вопросом занимаются десятки, если не сотни лабораторий по всему миру. В некоторых из них собирают каталоги из встречающихся в природе фагов, чтобы затем изучать их взаимодействие с разными бактериями.
«Вместо того чтобы получать новые фаги из окружающей среды, мы используем биореактор, который постоянно создает миллиарды и миллиарды фагов», — рассказывает Энтони Марессо, доцент Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне. Здесь ученые делают ставку на ускоренную эволюцию вирусов. Они бомбардируют патогены огромным количеством бактериофагов. Абсолютное большинство из них будут бессильны против бактерий, но в какой-то момент появится редкий вариант фага, который сможет атаковать микробов. Этот вирус тут же добавляют в базу данных и далее работают с ним.
Увы, из-за особенностей строения вирусов у исследователей практически нет возможности генетической модификации бактериофагов, чтобы адаптировать их для конкретной инфекции. Но все же и в этом направлении работы ведутся.
Судя по последним исследованиям, в будущем против бактерий будет применяться комбинированная терапия из фагов и классических антибиотиков. Почему не обойтись одними вирусами? Многие микробы оказались достаточно хитрыми для того, чтобы при малейшей опасности впадать в «спячку». Они перестают расти и размножаться, прекращают любую активность. В таком состоянии большинство фагов не могут их обнаружить.
Однако после нескольких лет исследований швейцарские ученые нашли бактериофаг, способный атаковать спящие бактерии. Фаг назвали Paride, а эффективен он против супербактерии Pseudomonas aeruginosa, ответственной за ряд распространенных инфекций вроде пневмонии и инфекции мочевыводящих путей.
Пока медики даже не знают, каким образом Paride удается найти бактерии. Вероятно, он использует «молекулярный ключ», чтобы разбудить патоген, после чего прикрепляется к нему и уничтожает. В ходе испытаний всего один фаг смог уничтожить 99% популяции бактерий в состоянии покоя. Отличный результат, но недостаточный, потому что оставшийся 1% может размножиться и вновь доставить немало неприятностей.
Потому-то фаговую терапию и сочетают с антибиотиками. Бактериофаги так или иначе «калечат» бактерии, разрывают их, «взламывают», оставляют без защитных оболочек. И если какие-то из патогенов выживут, они будут ослаблены для действия антибиотиков.
Дотянуть бы до времени, когда фаги начнут активно и эффективно использоваться в реальности, а не в лабораториях. Пока же исследователи параллельно заняты решением множества бытовых вопросов применения нового метода лечения. Достаточно одного фага или нужен коктейль из нескольких вирусов? Если коктейль, то это будут два фага или 12? Или 100? А как их эффективнее принимать: вдыхать, выпивать или вводить внутривенно?
В настоящее время проходят клинические испытания по проверке эффективности бактериофагов против трудноизлечимых инфекций мочевыводящих путей, суставов, тонзиллита. По оптимистичным оценкам, до «аптечного» применения придется подождать лет десять.
