Около ста лет назад началась «миссия» по спасению человечества от бактерий. Тогда мир узнал о пенициллине, первом антибиотике. Его открыл Александр Флеминг в 1928 году. Спустя еще 12 лет ученые получили этот препарат в чистом виде, а в 1941 году – сделали первую инъекцию человеку. Это было уникальное открытие, которое позволило спасти миллионы жизней – так началась эра антибиотиков.
Но, как показало время, панацеей антибиотики стать не смогли – оказалось, бактерии со временем просто переставали «бояться» их. Стартовала настоящая «гонка вооружений», которая продолжается до сих пор – ученые бросают вызов микроорганизмам, изобретая новые лекарства, а бактерии, в свою очередь, не планируют сдаваться без боя. Как в этой ситуации могут помочь бактериофаги? И кто же победит – вирусы или бактерии?
Об этом в интервью наука.рф рассказала кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Вера Морозова.
– Вера Витальевна, расскажите, что такое бактериофаги и как они работают?
– Бактериофаги – это вирусы, поражающие бактерии. Они попадают в клетки микроорганизмов, и клетки-хозяева разрушаются – это свойство взяли на заметку ученые. С помощью бактериофагов специалисты борются с патогенными бактериями в организме человека. Причем в медицине это практикуют уже более 100 лет! Впервые попробовать бактериофаги в качестве антибактериальных агентов предложил французский ученый Феликс Д’Эрелль. Именно эти вирусы стали «первопроходцами» в борьбе с опасными для людей микроорганизмами – применялись во врачебной практике, пока антибиотики еще не были изобретены.
– Почему же о них забыли?
– О них не забыли, но они ушли на второй план – и этому есть много объяснений. Основная проблема в том, что с антибиотиками элементарно проще работать. Это препараты широкого спектра действия – и, к примеру, если мы не знаем, какой бактериальный агент в ране, мы все равно можем применить антибиотик и с высокой вероятностью уничтожить бактерию.
– А что насчет хранения препарата?
– Хранить бактериофаги тоже сложнее, чем антибиотики. Если антибиотик широкого спектра лежит в сухом виде год, два, три, четыре – и с ним ничего не делается, то с бактериофагами так не получится – их все время нужно проверять на чувствительность. Дело в том, что это живой вирус. Такие препараты продаются в физиологическом растворе или чем-то наподобие фосфатно-солевого буфера. И их нужно хранить при +4°С и не замораживать, потому что вирусы очень плохо переносят разморозку, заморозку и сильное нагревание. Другой момент – бактериофаги по мере хранения препаратов даже при нужной температуре потихоньку теряют свои свойства. И чем дольше препарат лежит, тем он хуже работает.
– Однако, несмотря на все трудности, о бактериофагах снова начинают говорить. С чем это связано?
– С тем, что в настоящее время очень сильно прогрессирует антибиотикорезистентность – то есть сопротивляемость к воздействию антибиотиков – у микроорганизмов, которые присутствуют вокруг нас и которые инфицируют людей. Это очень большая проблема! Понимаете, сейчас производят и разрабатывают достаточно мало антибиотиков, а к тем, которые уже существуют, у многих бактерий существует очень высокая резистентность.
И в таком случае одним из альтернативных способов терапии может быть применение бактериофагов вместо антибиотиков или вместе с ними.
– А как быстро бактерии начали «привыкать» к антибиотикам?
– Со времен открытия первого антибиотика. То есть в 1940-е годы открыли пенициллин, а уже через несколько лет был найден стафилококк, нечувствительный к нему. Поэтому перед нами «гонка вооружений» – то есть мы находим новый антибиотик, а бактерия вырабатывает к нему устойчивость. Причем микроорганизмы привыкают и к природным, и к синтетическим антибиотикам – и чем дальше, тем им лучше это удается.
Кстати, именно поэтому антибиотики начали выдавать по рецепту – чтобы человек не мог пропить эти препараты без особо серьезного повода. На самом деле, врачи очень опасаются этой антибиотикорезистентности…
– Каждый борется за жизнь, как может – и атакуемые бактериофагами микроорганизмы не исключение. Поэтому бактерии приспосабливаются не только к антибиотикам, но и к бактериофагам – постоянная конкуренция присутствует, в том числе, между вирусом и бактерией.
– В каких случаях антибиотики бесполезны и без бактериофагов не обойтись?
– Я бы сказала, что иногда антибиотики не то чтобы бесполезны, просто нет необходимости их применять. Например, есть клебсиеллезная инфекция – ее вызывают клебсиеллы у детей в кишечнике. И вот ее как раз вполне можно убирать бактериофагом без использования антибиотиков. И это существенно лучше!
Кстати, еще с советских времен бактериофаги использовались многими врачами-педиатрами – например, при кишечных инфекциях детям назначали клебсиеллезный бактериофаг, потому что он не уничтожает микрофлору кишечника, а это большой плюс.
– О «побочках» после антибиотиков говорят часто, а вот какие непредвиденные эффекты стоит ждать от бактериофагов?
– Бактериофаги сами по себе абсолютно безвредны для людей. Но они могут вызывать иммунный ответ, поскольку это большая белковая структура, а все белковые структуры могут «взбудоражить» иммунную систему. Поэтому, если мы хотим избежать такой реакции, каждый конкретный препарат долго принимать нельзя.
Так как и у антибиотиков, и у бактериофагов есть свои положительные и отрицательные свойства, можно использовать комплекс – и то, и другое вместе. Это чаще всего дает положительный эффект.
– Если бактериофаги безвредны для человека, то их можно использовать даже для профилактики?
– Да, их использовали и используют в профилактических целях. Еще во времена Великой Отечественной войны в Сталинграде как раз с помощью бактериофагов предотвратили эпидемию холеры среди солдат.
А позже, где-то в 60-е годы в европейской части России проводили масштабное исследование применения фагопрофилактики для предотвращения дизентерии, вызываемой шигеллой. Его провели на большой выборке детских садов – детям давали бактериофаг, и они не болели. То есть препарат предотвращал случаи дизентерии, которые очень часто встречаются в детских коллективах летом. В таких случаях бактериофаг существенно полезнее, чем антибиотик
– Что сейчас происходит на рынке бактериофагов в России?
– В России сегодня только одна компания занимается производством лекарственных препаратов бактериофага – это НПО «Микроген». Есть еще компании, которые производят БАДы с бактериофагами. Причем все это «коктейли бактериофагов» – в каждом флаконе живут по 10-12 различных бактериофагов. И благодаря этому у врача есть возможность подобрать тот препарат, который с большей вероятностью подойдет пациенту.
– Почему так мало компаний занимается этим?
– Дело в том, что для выпуска нового лекарственного препарата бактериофага нужно много сил и много времени. Здесь еще более сложная система, чем с выводом на рынок антибиотиков. То есть для нового антибиотика широкого спектра компания проводит доклинические исследования на животных, потом трехстадийные клинические исследования. И, если все прошло успешно, может начинать выпускать лекарство. А бактериофаги узкого спектра действия – и для каждого из них нужно отдельно проводить клинические испытания, а это экономически невыгодно.
– Как же быть?
– Просто придерживаться другого подхода. Например, в Бельгии есть система «magistral phage» («магистральный бактериофаг»). То есть существуют несколько препаратов бактериофагов, которые продаются в аптеке. И врач просто среди них выбирает нужные – те, которые работают против бактерии, поразившей пациента. Допустим, из линейки в десять штук он выбирает первый, пятый и седьмой. И ему смешивают их вместе – по сути, получается коктейль, который можно принимать пациенту без дополнительных клинических испытаний. Важно понимать, что когда-то всю линейку проверили – доказали, что они безвредны и что каждый бактериофаг по отдельности дает антибактериальный эффект.
– У нас в институте запущен масштабный проект. Мы получаем различные бактерии из почвенных и водных образцов – то есть выделяем и характеризуем их.
Уже сейчас у нас собралась большая коллекция бактериофагов различной специфичности. У нас есть и клебсиеллезные, и стафилококковые бактериофаги, и те, которые могут бороться с синегнойной палочкой, и с природными бактериями. И поскольку мы уже давно этим занимаемся, у нас бактериофаги хорошо охарактеризованы. То есть мы знаем их генетические характеристики и биологические свойства.
Однако в плане создания новых лекарств мы пока остаемся на этапе идеи. Дело в том, что у нас в стране пока нет нормативной базы, позволяющей быстро и легко начать выпуск новых бактериофагов.
Но направление еще будет развиваться. Думаю, у него есть неплохие перспективы – особенно, если учитывать ситуацию с резистентностью к антибиотикам, которая постепенно формируется у микроорганизмов.
Сегодня бактериофаги снова приходят на помощь ученым. Будет ли это громкое возвращение – покажет время. Но у вирусов есть все шансы успешно показать себя в схватке с бактериями. Нам же остается наблюдать из первых рядов за этой битвой и ждать, к чему приведет новый виток миссии по спасению человечества от микробов.
Беседовала Полина Казакова
