Техно

Профессор Франк Ареструп о том, есть ли шанс выжить в постантибиотическую эру

Какие лекарства заменят антибиотики и как можно бороться с бактериями с помощью генной инженерии

Фото: canada.com

Человечество продолжает проигрывать схватку с бактериями. Процесс возникновения и распространения устойчивых штаммов происходит с огромной скоростью. Все чаще появляются и так называемые панрезистентные супербактерии, устойчивые абсолютно ко всем используемым ныне препаратам. О последствиях для человечества бактериальной резистентности рассказал "ВД" известный европейский исследователь, профессор Датского технического университета, глава исследовательской группы геномной эпидемиологии Франк Ареструп.

"ВД" Профессор, означает ли открытие гена бактериальной устойчивости к колистину конец эры антибиотиков?

Ф.А. Это, конечно, плохой знак. Речь идет о бактериях, устойчивых к колистину, разработанному еще в 50-е годы. Это так называемый "антибиотик запаса", то есть последнее средство, которое можно применить, чтобы спасти человеку жизнь. Он используется в крайнем случае, поскольку это сильный препарат, но с множеством побочных эффектов, главным из которых является мощный удар по почкам. Как только появились более безопасные альтернативы, колистин перестали применять, но о нем пришлось вспомнить лет 10 назад, когда бактерии выработали резистентность к большинству лекарств. И до недавних пор препарат быстро и эффективно убивал большинство инфекций. Однако во время очередного мониторинга лекарственной устойчивости, проводимого в Южном Китае, выявили резистентных к колистину бактерий. Как оказалось, антибиотик их "не берет" благодаря ранее неизвестному гену mcr-1. Он заключен в отдельной молекуле ДНК, которая может свободно перемещаться между разными штаммами и даже родственными видами бактерий, то есть микроорганизмы могут этим геном обмениваться. Я бы не сказал, что в связи с этим на антибиотиках можно поставить крест, но резистентность бактерий на генном уровне вызывает серьезное беспокойство.

"ВД" Эта проблема имеет отношение только к Китаю?

Ф.А. После того как бактерии с mcr-1 нашли в Китае, наша исследовательская группа обнаружила их и в Дании. Носителем оказался больной, заразившийся через кровь в 2015 году. Кроме того, резистентные к колистину микроорганизмы нашли в пяти пробах импортного мяса. Эти бактерии также обладали генами, обеспечивающими защиту от других антибиотиков, в том числе пенициллина и цефалоспоринов. Скорее всего, генетически устойчивые микроорганизмы уже распространились по всему миру: в других странах их просто пока не искали. Конечно, без колистина человечество в один день не вымрет, но распространение генетически устойчивых к "антибиотику запаса" бактерий потребует кардинально новых средств борьбы с инфекциями, а это предполагает серьезные инвестиции. Предпринимать определенные меры, очевидно, придется, ведь такие препараты, как колистин, являются неотъемлемым компонентом химиотерапии при лечении рака, пересадке органов, сложных хирургических операциях и пр. Без препаратов этой группы все упомянутые виды лечения будут сопровождаться тяжелыми осложнениями.

"ВД" Каким образом у бактерий мог появиться mcr-1?

Ф.А. Очевидно, что этот ген сформировался в Китае в организме животных и птицы, которым местные фермеры в больших количествах скармливали колистин для стимулирования их роста. Установлено, что именно в Китае чаще всего в корма добавляют этот антибиотик. В Европе применение колистина в сельском хозяйстве запрещено.

"ВД" Зачем животных кормят антибиотиками?

Ф.А. Прежде всего они способствуют повышенной продукции гормона роста и быстрому набору животным массы тела, что, разумеется, увеличивает его товарную стоимость. Ежедневное использование относительно небольших доз препарата на 20% повышает прирост веса. Кроме того, антибиотики дают в профилактических или лечебных целях. На фермах, при высокой скученности животных и птиц, быстро распространяются инфекции, а антибиотики предотвращают этот процесс. Но с какой бы целью животных ни кормили этими препаратами, они накапливаются в мясе и передаются потом в определенных дозах человеку.

"ВД" Что в этой ситуации можно предпринять?

Человек вовсе не безоружен, как это может показаться. На смену антибиотикам приходят антибактериальные препараты нового поколения. Идея в том, чтобы понять механизмы выработки бактериями резистентности и либо остановить такие процессы, либо заставить микроорганизмы работать на благо человека

Ф.А. Отказаться от применения антибиотиков в сельском хозяйстве. К примеру, Дания в конце 90-х первой в Европе ввела запрет на применение их в качестве стимуляторов роста у животных. В итоге это не только не нанесло особого ущерба доходам фермеров, но и способствовало значительному снижению факторов устойчивости к антибиотикам на фермах и в мясе животных. Германия, запретив использование авопарцина на птицефермах, добилась того, что количество энтерококков, устойчивых к препарату, за четыре года после запрета снизилось в три раза. Конечно, в ближайшее время мировые фермеры вряд ли откажутся от антибиотиков, но в ситуации, когда препараты один за другим теряют лечебные свойства, необходимо принимать определенные меры. Например, определять регионы, в которых устойчивость микроорганизмов к каким-то классам антибиотиков выше, и срочно менять эти лекарства на другие.

"ВД" А как можно сделать прием антибиотиков максимально эффективным для человека?

Ф.А. Существует общее правило, которому, к сожалению, медики не всегда следуют: перед тем, как назначать терапию, особенно в случаях серьезных инфекционных заболеваний, вызванных определенной бактерией, необходимо установить, к каким антибиотикам данный микроорганизм чувствительный. То есть нужен максимально точный диагноз. Кстати, в Дании благодаря рациональному использованию антибактериальных препаратов резистентных бактерий не так много. А устойчивость тех, которые есть, удалось существенно снизить. В частности, при проведении химиотерапии за большую часть заносимых инфекций отвечают грамотрицательные бактерии клебсиеллы. Так вот, удалось уменьшить их резистентность с 70-85 до 10-15%. Секрет в том, чтобы в каждом случае подбирать самый подходящий препарат и назначать его только тогда, когда нет других альтер­на­тив. В виде антибиотиков человечество получило мощное оружие, но распоряжается им, применяя зачастую не по назначению, совершенно некорректно.

"ВД" Знаменитый американский инфекционист Ричард Вензель говорит, что бактерии гораздо мудрее людей, потому что старше. Есть ли реальный шанс их победить?

Ф.А. Конечно, в активе микроорганизмов огромный эволюционный потенциал, способность приспосабливаться к различным условиям, мутировать. Так, по данным американского Центра по контролю и профилактике заболеваний, в США в 1980-1984 годах появилось около 18 новых антибиотиков, 10 лет спустя - около 12, в начале нового столетия - четыре, а в 2010-2014 годах - только один. Но человек вовсе не безоружен, как это может показаться. На смену антибиотикам приходят антибактериальные препараты нового поколения. Идея в том, чтобы понять механизмы выработки бактериями резистентности и либо остановить такие процессы, либо заставить микроорганизмы работать на благо человека. Благодаря развитию аналитической химии и геномики появилось довольно много кандидатов, претендующих на статус антибактериальных препаратов будущего.

"ВД" Какие из них, на ваш взгляд, наиболее перспективные?

Ф.А. С использованием генетических инструментов и нанотехнологий. Такими разработками занимается, к примеру, американское агентство перспективных научных исследований при министерстве обороны - DARPA. Его специалисты разрабатывают принципиально новую терапию бактериальных инфекций для военных. Это, в частности, использование наночастиц и нанороботов, распознающих и уничтожающих любые микроорганизмы. В разных лабораториях мира работают над целевым уничтожением резистентных бактерий с помощью системы CRISPR, нацеленной на конкретные гены устойчивости. Такие разработки, безусловно, имеют большое будущее.

Фото: proctudi.net

"ВД" Может ли стать эффективной альтернативой разработке новых антибиотиков фаговая терапия?

Ф.А. Использование бактериофагов - вирусов, поражающих клетки бактерий, осложняется проблемами с их доставкой в пораженные микроорганизмами ткани, а также тем, что они способны передавать друг другу гены, обеспечивающие сопротивляемость вирусам. Кроме того, это дорогая процедура с множеством потенциальных побочных эффектов. Но если технологию усовершенствовать, снизив до минимума все связанные с ней риски, у нее, безусловно, есть будущее. Например, совсем недавно придумали методику, использующую бактериофаги, которые не убивают бактерии, а редактируют их геном, позволяя затем уничтожить патогенные клетки обычными препаратами.

"ВД" Что вы думаете о полусинтетических антибиотиках?

Ф.А. Это одно из самых многообещающих направлений. Клеточная инженерия помогает получать гибридные антибиотики, например, с новыми комбинациями компонентов. Примером такой разработки является спектинамидес - лекарство против туберкулеза. Этот полусинтетический препарат уже доказал свою эффективность в процессе лабораторных испытаний и сейчас проходит клинические тесты. Спектинамидес создали на базе антибиотика для лечения гонорейных инфекций - спектиномицина, который блокирует рибосомы патогенных бактерий и тем самым останавливает их рост. Новый препарат убивает не только возбудителей туберкулеза, но и большинство мультирезистентных бактерий. То есть классические антибиотики, полученные из натуральных продуктов, можно переработать и получить гораздо более мощные полусинтетические, способные преодолеть лекарственную устойчивость.

"ВД" Каким должен быть идеальный антибиотик?

Ф.А. На заре иммунологии Пауль Эрлих, основоположник химиотерапии, сформулировал теорию "золотой пули". Идея в том, что в каждой бактерии есть какая-то определенная мишень и идеальное лекарство - "золотая пуля" - должно бить только по ней, не затрагивая ничего другого. То есть мишени в бактериях - это мишени для "золотых пуль", которыми являются антибиотики. Каждое вещество, обладающее антибактериальным свойством, должно быть, с одной стороны, чрезвычайно токсично для бактерии, а с другой - абсолютно безвредно для живого организма.