ДУЭЛЬ ЛЮДЕЙ И БАКТЕРИЙ: спасет ли человечество антибиотикотерапия

Консультант компании Jansen Capital Management

ДУЭЛЬ ЛЮДЕЙ И БАКТЕРИЙ: спасет ли человечество антибиотикотерапия

Photo by Charles Chen on Unsplash

Изобретение антибиотиков помогло спасти миллионы человеческих жизней. Однако со временем бактерии развили суперспособности, научившись защищаться от воздействия медицинских препаратов. Но биологи не сдаются — они призывают на помощь новых и все более совершенных убийц патогенов. Эволюционная битва между самой разумной и самой плодовитой формами жизни продолжается.

СЛУЧАЙНО «ПЕРЕОТКРЫТОЕ» ОТКРЫТИЕ

Человечество пользовалось антибиотиками на протяжении тысячелетий, хотя и не знало этого термина. В Древнем Египте и Древней Греции, например, заплесневевший хлеб прикладывали к ранам, чтобы предотвратить заражение. В Древней Месопотамии больных исцеляли забродившим супом. Иногда в ход шли даже прокисшее молоко и протухшее мясо. Но европейской науке бактериостатические свойства зеленой плесени Penicillium glaucum удалось обнаружить лишь в XIX веке.

И даже после этого открытия ее чудодейственный эффект долгое время был неочевиден. До тех пор, пока в 1928 году шотландский биолог Александр Флеминг случайно не занес плесень в свою лабораторию, где выделяемый ею пенициллин благополучно уничтожил бактерию стафилококк. Однако стабилизировать это вещество ученые из Оксфордского университета сумели только в 1939 году, что открыло пенициллину дорогу к массовому производству.

ЭФФЕКТИВНЫХ АНТИБИОТИКОВ НЕ ТАК МНОГО

Непрерывно работая над все новыми поколениями антибиотиков, ученые спасли миллионы жизней. На сегодняшний день таких поколений насчитывается пять, и они отличаются спектром действия и степенью устойчивости к бактериальным ферментам. Правда, к 70-м годам связанный с антибиотиками фармацевтический бум в целом пошел на спад. Науке известно около 2 000 их видов, из которых описаны примерно 600, а применяются активно не более 150.

Представление о «всесилии» антибиотиков породило ряд мифов. Главное заблуждение — они помогают против вирусных инфекций. Увы, в борьбе с вирусами антибиотики бессильны. Зато могут лечить целый спектр инфекций бактериальных: грибковые, респираторные, урогенитальные. Некоторые используются даже при лечении злокачественных опухолей.

МУТИРУЮЩИЙ УБИЙЦА

Не так давно победное шествие антибиотиков по планете осложнилось серьезными препятствиями. С побочными эффектами приема антибиотиков, такими как аллергические реакции и дисбаланс микрофлоры, медицина как-то научилась справляться. Другое дело — антибиотикорезистентность. Проблема в том, что бактерии оказались весьма коварными созданиями и на милость победителю сдаваться явно не собираются.

Поначалу антибиотики легко разрушали клеточные мембраны и генетический аппарат бактерий. Но со временем те стали мутировать, находя способы адаптации, вследствие чего антибиотики стремительно утрачивают свою эффективность. Из-за устойчивости бактерий к антибиотикам каждый год умирает 1,1 млн человек, к 2050 году эта цифра составит почти 2 млн.

Сегодня антибиотикорезистентность превратилась в глобальную проблему, которая ставит под угрозу достижения во многих областях медицины, в том числе таких как хирургия, неонатология, трансплантология и онкология. Например, до 20% родов во всем мире проходит с помощью кесарева сечения. Если антибиотики не работают, то риски таких операций неизмеримо возрастают.

АНТИБИОТИКИ? ЧЕРЕСЧУР ДОРОГО!

Защитным мутациям бактерий можно было бы противостоять, открывая новые классы антибиотиков. Однако за последние лет 40 таких открытий не наблюдается — ученые лишь модифицируют уже известные препараты. Причин несколько.

Первая — производство новых антибактериальных средств стало экономически невыгодным. Чтобы разработать новый антибиотик, нужно инвестировать в него примерно 1 млрд долларов, а окупаться он начнет в среднем аж через 23 года! Вторая причина — невероятная скорость размножения и адаптации бактерий. Впервые на это пожаловался еще Флеминг. А уже в 1940-х годах резистентность к пенициллину обнаруживалась у 14% больных, в 50-х — у 59%, в 90-х — у 95%.

В период с 2000-го по 2010-й ежегодное общемировое потребление антибиотиков выросло больше чем в 3 раза, но это только помогает бактериям совершенствовать навыки выживания. Появилось даже такое явление, как супербактерии — это микроорганизмы, которые смогли выработать устойчивость буквально ко всем известным антимикробным препаратам.

АНТИБИОТИК, КОТОРЫЙ ВАЛЯЛСЯ ПОД НОГАМИ

И все же в эволюционной дуэли человека и бактерии точку ставить рано. Человеческий разум не менее коварен и силен, чем жажда жизни у бактерий. Ученые заявляют об открытии антибиотиков нового поколения, которые обладают способностью убивать супербактерии, не нанося вреда микробиому кишечника. Или таких, которые могут подталкивать «забаррикадировавшихся» от воздействия препаратов бактерий к самоубийству.

А совсем недавно международный научный журнал Nature поведал об открытии еще одного инновационного антибактериального соединения. Оно совершенно не токсично для человека, но убивает даже те бактериальные штаммы, которые выработали устойчивость к медицинским препаратам. Новый антибиотик, который получил название «лариоцидин», или LAR, относится к классу так называемых лассо-пептидов.

Их молекулярная форма похожа на лассо — веревку с петлей на конце, которую американские ковбои используют для ловли животных. Случайность сопровождает научные открытия в области антибиотиков со времен Флеминга. Ученые обнаружили новую чудодейственную молекулу буквально под ногами — они собрали в чашку Петри образцы почвы в саду одного из лаборантов канадского Университета Макмастера в Гамильтоне.

СУПЕРУБИЙЦА ДЛЯ СУПЕРБАКТЕРИЙ

В течение года наблюдали за развитием этой среды, а потом подсадили в нее кишечную бактерию Escherichia coli, которая вызывает тяжелые заболевания. Вот тогда у молекулы LAR обнаружилась мощная антибактериальная активность. Лариоцидин воспринимает рибосому бактерий как весьма привлекательную мишень. А устойчивость к антибиотикам именно этой структуры бактериям вырабатывать сложнее всего.

Молекула LAR повреждает генетический код и препятствует правильному его считыванию, в результате рибосома производит токсичные для бактерий пептиды, и они погибают. Поскольку у лариоцидина механизм действия принципиально отличается от других антибиотиков, патогены не обладают устойчивостью против него.

Это доказали эксперименты на мышах, инфицированных Acinetobacter baumannii C0286, которую часто называют «иракской бактерией», потому что пик заражения ею наблюдался в военных лечебных учреждениях во время войны в Ираке.

«Иракская бактерия» устойчива к карбапенемам — антибиотиками нового поколения. Но оказалась беззащитной перед лариоцидином. Теперь усилия ученых сосредоточены на том, чтобы сделать из молекулы LAR полноценное лекарство.

Оригинальные исследования: