Твой враг — мой друг

О том, как союз вирусов и людей сможет победить бактериальные инфекции и почему еще рано говорить говорить о конце эпохе антибиотиков — в новом материале Проекта Fleming.

Со времён открытия Александром Флемингом пенициллина между человечеством и царством бактерий идёт непримиримая борьба. Человек изобретает новые антибиотики и противомикробные препараты, бактерии же вырабатывают к ним устойчивость и продолжают вызывать у людей различные заболевания. Однако, у людей и бактерий есть общий враг – вирусы. Правда, для каждого они свои. Люди научились контролировать бактериальные вирусы, и именно их мы бросаем в бой с болезнью в надежде на исцеление, когда применение антибиотиков неоправданно или бессмысленно.

Предположение о существовании вирусов было сделано в конце XIX в. фитофизиологом Дмитрием Ивановским. Ещё будучи студентом, Ивановский интересовался болезнями растений и изучал на Украине и в Молдавии распространение рябухи (болезни, связанной с истощением растения нестабильными погодными условиями), уничтожавшей урожаи табака. Позднее его особенно заинтересовала мозаичная болезнь этого растения, ранее смешиваемая с рябухой. Он высказал гипотезу о бактериальном происхождении этой болезни. Он фильтровал клеточный сок растений в надежде выделить бактериальный агент, но, к удивлению Ивановского, именно отфильтрованный сок, который не содержал бактерий, вызывал табачную мозаику у здоровых растений. Тогда и было сделано предположение о «небактериальном ядовитом начале».

Повторив опыт Ивановского, голландский микробиолог и ботаник Мартин Бейеринк показал, что инфекционный агент не удерживается фарфоровым фильтром Чемберлена, который обладал самыми малыми на то время порами и считался стандартом для ультрафильтрации растворов от бактерий. Он подметил, что агент размножался только в делящихся клетках, но его опыты не выявили того, что представляли собой частицы, и только в 1898 г. ботаник дал характеристику возбудителю табачной мозаики. Поначалу Бейеринк называл его «заразным живым началом», однако позже дал название «вирус» (от латинского virus – яд) и считал его некой растворимой материей. Чуть ранее, в 1897 г., Фридрих Лёффлер и Вальтер Фрош выделили первый животный вирус – вирус ящура крупного рогатого скота. Правда, возбудитель ещё не назывался учёными вирусом, но это не помешало Лёффлеру в сотрудничестве с Паулем Уленгутом разработать метод иммунизации животных к ящуру и копытной болезни.

Изучение вирусов не ограничивалось исследованием их влияния на многоклеточные организмы. Английский микробиолог и врач Фредерик Туорт заинтересовался спонтанным разрушением – лизисом – золотистого стафилококка. Используя тот же фильтр Чемберлена, он обнаружил перевиваемый агент, размножающийся в бактериальных клетках и разрушающий их. Похожий агент был параллельно выделен французом Феликсом Д’Эрелем в 1917 г. при изучении дизентерийной шигеллы. Д’Эрель “приручил” агент, впервые использовав его для лечения дизентерии: количество шигелл стабильно снижалось, а количество агента – росло. Феликс предложил назвать выделенный агент бактериофагом (греч. phago – “пожираю”). Найденное лекарство быстро начало применяться в практике. Началась эра фаготерапии. До открытия пенициллина оставалось 12 лет.

Принцип строения вируса – общий для всех, независимо от вида поражаемого организма. Вирус – единственная неклеточная форма жизни, но он существует только лишь за счет ресурсов клетки, в которой он паразитирует. Он состоит из белковой капсулы, называемой капсидом, и содержащейся внутри нее нуклеиновой кислоты. Однако, если клетки содержат информацию о своем строении и функциях исключительно в ДНК, то вирусы могут содержать как ДНК, так и РНК с зашифрованной в них последовательностью ферментов, обеспечивающих внедрение генетического кода в геном клетки.

Для его внедрения вирус фиксируется на мембране клетки и впрыскивает через нее нуклеиновую кислоту, где происходит считывание кода и построение фермента, встраивающего код в ДНК клетки. Клетка, сама того не подозревая, начинает воспроизводить компоненты капсида, и внутри нее происходит сборка новых вирусов. Такое воспроизводство идет до тех пор, пока в клетке не закончатся ресурсы, необходимые для её существования, и не наступит её гибель. После смерти клетка разрушается, новые вирусные частицы попадают во внешнюю среду и начинают искать новую жертву.

Механизм размножения вирусов лег в основу фаготерапии, а со временем были сформированы требования к фаговым препаратам. Они должны поражать только определенный вид бактерий, поскольку в человеческом организме имеется нормальная микрофлора, являющаяся одним из барьеров для патогенных микроорганизмов; также препарат не должен влиять на клетки человеческого организма. Кроме того, препараты должны быть просты в приготовлении, так как при лечении требуется большой объем фагов по причине их частичной гибели при прохождении через желудочно-кишечный тракт при пероральном применении. Препарат должен легко консервироваться и долго храниться, чтобы врач мог начать лечение как можно раньше, не дожидаясь изготовления препарата специально для пациента.

Эти требования ограничивают спектр применения препаратов, однако современные технологии способны облегчить выделение и консервацию фагов. Одним из ведущих центров изготовления фаговых препаратов является научно-производственное объединение “Микроген”, подчиняющийся непосредственно Министерству здравоохранения России. Предприятие выпускает бактериофаги против протея, стафило- и стрептококка, клебсиелл, синегнойной и кишечной палочек. Препараты не имеют противопоказаний и занимают важное место в терапии инфекционных заболеваний.

В Австралии группой учёных под руководством Аманды Дриллинг были проведены испытания бактериофага против золотистого стафилококка, вызывающего хронический риносинусит – воспаление слизистых оболочек носа и пазух. В ходе исследования смесь из 4-х бактериофагов, использованная в исследовании, показала высокую избирательность в отношении золотистого стафилококка, при этом проявив абсолютную инертность в отношении эпидермального стафилококка, входящего в состав нормофлоры.

В то время как перед врачами стоит задача победить т.н. метициллин-резистентный стафилококк, устойчивый ко многим типам антибиотиков, новости об успешных испытаниях бактериофагов являются очень обнадеживающими. Бактериофаги уже широко применяются при лечении урогенитальных инфекций, для перорального использования и местного применения в гнойных очагах. Так, при применении пиобактериофага, улучшение состояния больных наступало на 4-5 сутки, в отличие от пациентов, не получавших бактериофаг, с улучшением состояния на 2-3 суток позже. Кроме того, в 87,5% случаев применения пиобактериофага достигалась полное излечение мочевыводящих путей.

В ноябре этого года журнал Lancet опубликовал статью, в которой подвел итоги многолетних наблюдений и сообщил об открытии гена трансмиссивной устойчивости к колистину – последнему антибиотику, против которого у бактерий не было защиты Фактически, человечество стало беззащитным против бактериальных инфекций. Но у человечества есть шанс победить в битве с маленькими, но смертельными врагами нашего здоровья.