ДУЕЛЬ ЛЮДЕЙ І БАКТЕРІЙ: чи врятує людство антибіотикотерапія

Консультант компанії Jansen Capital Management

ДУЕЛЬ ЛЮДЕЙ І БАКТЕРІЙ: чи врятує людство антибіотикотерапія

Photo by Charles Chen on Unsplash

Винахід антибіотиків допоміг врятувати мільйони людських життів. Однак із часом бактерії розвинули суперздібності, навчившись захищатися від впливу медичних препаратів. Проте біологи не здаються — вони дедалі більше закликають на допомогу нових і досконаліших убивць патогенів. Еволюційна битва між найрозумнішою та найпліднішою формами життя триває.

ВИПАДКОВО «ПЕРЕВІДКРИТЕ» ВІДКРИТТЯ

Людство користувалося антибіотиками протягом тисячоліть, хоча й не знало цього терміна. У Стародавньому Єгипті та Стародавній Греції, приміром, запліснявілий хліб прикладали до ран, щоб запобігти зараженню. У Стародавній Месопотамії хворих зцілювали скислим супом. Іноді застосовували навіть заквашене молоко та протухле м’ясо. Але європейській науці бактеріостатичні властивості зеленої цвілі Penicillium glaucum вдалося виявити лише у XIX столітті.

І навіть після цього відкриття її чудодійний ефект тривалий час був неочевидним. Допоки у 1928 році шотландський біолог Олександр Флемінг випадково не заніс цвіль у свою лабораторію, де виділений нею пеніцилін вдало знищив бактерію стафілокок. Однак стабілізувати цю речовину науковці з Оксфордського університету зуміли тільки в 1939 році, що відкрило пеніциліну шлях до масового виробництва.

ЕФЕКТИВНИХ АНТИБІОТИКІВ НЕ ТАК БАГАТО

Безперервно працюючи над новими поколіннями антибіотиків, науковці врятували мільйони життів. Сьогодні таких поколінь налічується п’ять, і вони відрізняються спектром дії та ступенем стійкості до бактеріальних ферментів. Щоправда, до 70-х років пов’язаний з антибіотиками фармацевтичний бум в цілому пішов на спад. Науці відомо орієнтовно 2 000 їх видів, з яких описано приблизно 600, а застосовуються активно не більше 150.

Уявлення про «всесильність» антибіотиків породило низку міфів. Головна помилка — вони допомагають проти вірусних інфекцій. На жаль, у боротьбі з вірусами антибіотики безсилі. Зате можуть лікувати цілий спектр інфекцій бактеріальних: грибкові, респіраторні, урогенітальні. Деякі використовуються навіть при лікуванні злоякісних пухлин.

МУТУЮЧИЙ УБИВЦЯ

Нещодавно переможна хода антибіотиків планетою ускладнилася серйозними перешкодами. З побічними ефектами прийому антибіотиків, як-от алергічні реакції і дисбаланс мікрофлори, медицина якось навчилася справлятися. Інша справа — антибіотикорезистентність. Проблема в тому, що бактерії виявилися вельми підступними створіннями і на милість переможцю здаватися вочевидь не збираються.

Спочатку антибіотики легко руйнували клітинні мембрани й генетичний апарат бактерій. Але з часом ті стали мутувати, знаходячи способи адаптації, внаслідок чого антибіотики стрімко втрачають свою ефективність. Через стійкість бактерій до антибіотиків щороку помирає 1,1 млн осіб, до 2050 року ця цифра становитиме майже 2 млн.

Сьогодні антибіотикорезистентність перетворилася на глобальну проблему, яка ставить під загрозу досягнення в багатьох галузях медицини, в тому числі таких як хірургія, неонатологія, трансплантологія та онкологія. Наприклад, до 20% пологів у всьому світі проходить за допомогою кесаревого розтину. Якщо антибіотики не працюють, то ризики таких операцій суттєво зростають.

АНТИБІОТИКИ? НАДТО ДОРОГО!

Захисним мутаціям бактерій можна було б протистояти, відкриваючи нові класи антибіотиків. Однак за останні 40 років таких відкриттів не спостерігається — вчені лише модифікують вже відомі препарати. Причин декілька.

Перша — виробництво нових антибактеріальних засобів стало економічно невигідним. Щоб розробити новий антибіотик, потрібно інвестувати в нього приблизно 1 млрд доларів, а окупатися він почне в середньому аж через 23 роки! Друга причина — неймовірна швидкість розмноження та адаптації бактерій. Вперше на це поскаржився ще Флемінг. А вже в 1940-х роках резистентність до пеніциліну виявляли у 14% хворих, в 50-х — у 59%, в 90-х — у 95%.

У період з 2000-го до 2010-го щорічне світове споживання антибіотиків зросло більше ніж у 3 рази, але це тільки допомагає бактеріям вдосконалювати навички виживання. З’явилося навіть таке явище, як супербактерії — це мікроорганізми, які змогли виробити стійкість буквально до всіх відомих антимікробних препаратів.

АНТИБІОТИК, ЩО ВАЛЯВСЯ ПІД НОГАМИ

І все ж у еволюційній дуелі людини й бактерії ставити крапку зарано. Людський розум не менш підступний і сильний, ніж жага життя у бактерій. Науковці заявляють про відкриття антибіотиків нового покоління, які мають здатність вбивати супербактерії, не завдаючи шкоди мікробіому кишківника. Або таких, які можуть підштовхувати бактерії, що «забарикадувалися» від впливу препаратів, до самогубства.

А зовсім недавно міжнародний науковий журнал Nature розповів про відкриття ще однієї інноваційної антибактеріальної сполуки. Вона зовсім не токсична для людини, але вбиває навіть ті бактеріальні штами, які виробили стійкість до медичних препаратів. Новий антибіотик, який отримав назву «ларіоцидин», або LAR, належить до класу так званих ласо-пептидів.

Їх молекулярна форма схожа на ласо — мотузку з петлею на кінці, яку американські ковбої використовують для лову тварин. Випадковість супроводжує наукові відкриття в області антибіотиків з часів Флемінга. Вчені виявили нову чудодійну молекулу буквально під ногами — вони зібрали в чашку Петрі зразки ґрунту в саду одного з лаборантів канадського Університету Макмастера в Гамільтоні.

СУПЕРУБІВЦЯ ДЛЯ СУПЕРБАКТЕРІЙ

Протягом року спостерігали за розвитком цього середовища, а потім підсадили в нього кишкову бактерію Escherichia coli, яка викликає важкі захворювання. Ось тоді у молекули LAR виявилася потужна антибактеріальна активність. Ларіоцидин сприймає рибосому бактерій як дуже привабливу мішень. А стійкість до антибіотиків саме цієї структури бактеріям виробляти найскладніше.

Молекула LAR ушкоджує генетичний код і перешкоджає правильному його зчитуванню, в результаті рибосома виробляє токсичні для бактерій пептиди, і вони гинуть. Оскільки в ларіоцидина механізм дії принципово відрізняється від інших антибіотиків, патогени не мають стійкості проти нього.

Це довели експерименти на мишах, інфікованих Acinetobacter baumannii C0286, яку часто називають «іракською бактерією», бо пік зараження нею спостерігався у військових лікувальних закладах під час війни в Іраку.

«Іракська бактерія» стійка до карбапенемів — антибіотиків нового покоління. Але виявилася беззахисною перед ларіоцидином. Тепер зусилля вчених зосереджені на тому, щоб зробити з молекули LAR повноцінні ліки.

Оригінальні дослідження: