Бактерии становятся все более устойчивыми к тем медикаментам, при помощи которых мы их убиваем.
Это серьезная проблема. Устойчивые к антибиотикам бактерии, или «сверхинфекты» сегодня на подъеме, а мы не производим никаких новых антибиотиков.
«Я не хочу сгущать краски и говорить о том, что начинается светопреставление. Но в некоторых обстоятельствах это уже серьезная проблема, и с этой проблемой мы довольно скоро столкнемся в огромных масштабах», — рассказал BuzzFeed News аналитик из биомедицинской благотворительной организации Wellcome Trust Тим Джинкс (Tim Jinks), исследующий лекарственно-устойчивые инфекции.
За год от таких инфекций умирают 700 тысяч человек, а в одном докладе для британского правительства от 2014 года прозвучал прогноз о том, что к 2050 году их число вырастет до десяти миллионов.
Это проблема эволюции. При использовании антибиотиков в организме у пациента погибают почти все бактерии. Но выжившие бактерии лучше всего сопротивляются воздействию антибиотиков. Затем эти стойкие бактерии размножаются, и следующее их поколение становится чуточку более устойчивым к антибиотикам, чем предыдущее.
Наверное, самая знаменитая супербактерия метициллин — резистентный золотистый стафилококк (МРЗС); но наряду с ним известны лекарственно-устойчивые штаммы туберкулеза, гонореи, кишечной палочки (E. coli) и прочие. В Центре по контролю и профилактике заболеваний США имеется список из 18 самых грозных, лекарственно-устойчивых бактерий.
Бороться посредством антибиотиков с одной такой бактерией, которую называют «грамотрицательной», особенно трудно. Все дело в прочной клеточной стенке, состоящей из двух мембран. Из-за нее очень сложно создавать препараты, способные бороться с такой бактерией. Говорит Джинкс: «Препарату нужно проникнуть через обе мембраны. Очень немногие молекулы обладают химическими свойствами, позволяющими им проникать внутрь, сохраняя при этом лечебный эффект».
Именно по этой причине возникло сдержанное волнение по поводу опубликованных сегодня результатов исследования, авторам которого, похоже, удалось отыскать «ахиллесову пяту» у данной бактерии.
Данное исследование провели совместно британские и китайские ученые, а его результаты были опубликованы в журнале Nature. Используя сверхмощный свет, исследователи изучили клеточные стенки грамотрицательной бактерии в мельчайших, прямо-таки атомарных деталях. Они постарались понять, как устроены эти стенки, и особенно «ворота» в них, которые пропускают химические вещества внутрь и наружу.
Эти ворота состоят из вещества, носящего название бета-структурированный белок. Существует пять типов таких белков, а вместе они создают «нечто подобное цилиндру», рассказал BuzzFeed News микробиолог Джозеф Макфи (Joseph McPhee), работающий в Университете Райерсона в Канаде. Один из белков под названием BAMA формирует трубу этого цилиндра. Его верхняя часть высовывается за пределы клеточной стенки.
В ходе исследования ученые выяснили, что белок BAMA действует как канал, или пора, давая возможность молекулам проникать через стенку клетки. Если блокировать этот канал, бактерия погибнет.
По словам авторов исследования, оно может привести к созданию абсолютно новых типов антибиотиков.
Ведущий автор исследования профессор Чанцзян Дун (Changjiang Dong) из Университета Восточной Англии рассказал BuzzFeed News, что эти белки исключительно важны для бактерии. «Если мы сумеем проломить клеточную стенку, мы сможем убить грамотрицательные бактерии», — заявил он. А поскольку один из этих протеинов находится на наружной стороне стенки, это означает, что на него можно воздействовать при помощи препаратов, не проникая для этого сквозь мембрану.
По словам Дуна, «через несколько лет» (меньше 10) мы сможем создать вещество, убивающее бактерии. Сегодня, когда структура белков BAMA известна, можно делать препараты, которые будут закрепляться на этом белке и нарушать его работу.
Он также отметил, что бактериям будет труднее бороться с этими новыми препаратами. Поскольку лекарства атакуют защиту бактерий, сказал профессор, им будет сложнее оказывать сопротивление, хотя со временем они могут найти нужные способы.
Другие эксперты с оптимизмом говорят о выводах нового исследования, однако отмечают, что излишней радости быть не должно.
Руководитель благотворительной организации Antibiotic Research профессор Колин Гарнер (Colin Garner) заявил BuzzFeed News: «Это очень интересно. Возможно, это важный первый шаг — они могут найти новые молекулы, к которым можно привязаться [речь о бета-структурированном белке]. Если они сделают это, синтез клеточных стенок прекратится, и бактерия погибнет».
Вместе с тем, Гарнер заявил, что предстоит еще пройти долгий путь от этих «базовых исследований состава клеточных стенок бактерий и белков до создания препарата, который можно будет использовать в клинических условиях».
Он очень скептически отнесся к заявлению о возможности создания таких препаратов в десятилетний срок. «Я очень удивлюсь, если их удастся создать менее чем за 10 лет, — сказал Гарнер. — Обычно на создание чего-то полезного уходит от 10 до 20 лет при огромных расходах. Миллиард долларов, полтора миллиарда — именно такие цифры называют чаще всего». С ним согласен Джинкс, заявляющий, что правильнее было бы говорить о 15 годах.
Гарнер также предупредил: «Пока еще слишком рано говорить о том, что бактериям будет труднее вырабатывать резистентность. Мне кажется, это слишком смелое утверждение. Люди и раньше говорили подобные вещи про антибиотики, но бактерии очень хитрые и умные, и им удается находить окольные пути».
По словам другого ученого, это особенно интересно, потому что здесь присутствует новый взгляд на проблему. «Это не старомодная идея типа „давайте вырастим бактерии и посмотрим, что их убивает“, — заявил BuzzFeed News исследователь биотехнологий из Кембриджского университета Колин Дэвидсон (Colin Davidson). — Это первый шаг на пути поиска новых типов препаратов. Белки клеточных стенок действительно очень трудно исследовать, потому что их непросто облечь в форму и очистить. Поэтому более глубокое представление о них дает нам подсказки о том, как создавать новые лекарства для воздействия на эти белки». Однако Дэвидсон согласен с тем, что до создания новых препаратов еще лет 10, если не больше.
При создании любых лекарств приходится преодолевать огромные препятствия.
Гарнер отметил, что белок ВАМА присутствует и в человеческих клетках. Крошечные клеточные органеллы митохондрии, вырабатывающие энергию внутри наших клеток, ведут свое происхождение от бактерий. «Мы должны удостовериться в том, что наши митохондрии не будут разрушены [препаратом, воздействующим на ВАМА], что погибнут только клетки бактерий, — сказал он. — В противном случае нельзя исключать, что такой препарат окажется губителен для человека».
Кроме того, исследователи изучали только один вид бактерий — кишечную палочку (E. coli). «Проблемы вызывают по меньшей мере четыре вида грамотрицательных бактерий, — отметил Гарнер. — Ученые не показали, что у других точно такой же состав клеточных стенок». Но даже если они не сделают этого, сказал он, данные исследования все равно могут привести к созданию антибиотиков, нацеленных конкретно на кишечную палочку, и это будет исключительно важно само по себе.
Все это увлекательно и интересно, но если будут созданы новые лекарства, мы просто отодвинем проблему чуть дальше, если не изменим радикально свои подходы к созданию и применению антибиотиков. «У нас не одна проблема, — сказал Джинкс. — У нас целый комплекс проблем, которые в совокупности грозят перерасти в кризис».
Одна из проблем состоит в том, что мы прекратили делать новые антибиотики.
С начала 2000-х годов не было создано ни одного нового антибиотика. В начале века удалось создать два антибиотика, но до этого мы не создали ни одного с 1970-х годов. Отчасти это вызвано тем, что делать новые антибиотики сложно. Но кроме этого, у фармацевтических компаний просто нет экономических стимулов для проведения такой работы. Пациенты всю жизнь и каждый день принимают лекарства от диабета и от кровяного давления. Но антибиотики мы принимаем неделю, не больше, и желательно использовать их как можно реже, дабы у бактерий не было шанса выработать устойчивость к ним.
В исследовании Университета Восточной Англии показан интересный способ, при помощи которого можно делать новые лекарства, однако Джинкс по этому поводу говорит так: «Откровенно говоря, с точки зрения экономики ничего не меняется. Экономические модели настолько нефункциональны, что нужны новые институты, делающие перспективы бизнеса более благоприятными».
По его мнению, государства должны больше взаимодействовать с частными компаниями в решении данной проблемы. Гарнер, чья организация Antibiotic Research первой в мире занялась проблемой бактериальной устойчивости, утверждает, что свою помощь здесь может оказать и благотворительность.
Еще одна проблема заключается в том, что мы используем антибиотики бездумно и очень опасно.
«Нам надо задуматься над тем, как эффективно использовать арсенал лекарств», — сказал Джинкс. Антибиотики порой слишком часто и без нужды применяют для лечения скота, что понижает их эффективность в человеческом организме, так как многие бактерии заражают и нас, и животных. Что еще опаснее, врачи зачастую назначают антибиотики больным, когда они им не нужны.
Отчасти это вызвано трудностями правильной диагностики инфекционных заболеваний. Если врач не уверен, что у больного бактериальная инфекция, он зачастую и вполне разумно назначает антибиотики. «Справедливости ради надо сказать, что лучше обезопаситься, чем потом жалеть. Это относится и к врачам, и к пациентам», — сказал Джинкс. Здесь помогут новые, более совершенные методы диагностики.
Помочь людям в борьбе с лекарственно-устойчивыми бактериями может правильное представление о том, что могут, а чего не могут антибиотики.
Многие люди не понимают, для чего нужны антибиотики, и не знают, что они способны излечить лишь некоторые болезни. Поэтому они требуют прописать им такие лекарства даже тогда, когда от них нет никакой пользы. «Людям нужно лучше понимать риски, связанные с применением антибиотиков», — сказал Джинкс. И они уже начинают понимать это, продолжил он. «Но мы прошли через целую эпоху, когда эти лекарства считались чем-то само собой разумеющимся, и теперь нам надо сделать так, чтобы эти ограниченные ресурсы использовались осторожно».
