Биоразведка на Северном полюсе: путешествие норвежских учёных в поисках новых лекарств

В надежде подготовить мир ко дню, когда инфекции нельзя будет победить существующими антибиотиками, европейские исследователи отправились в Арктику.

Когда-то 60-метровая лодка «Хельмер Хансен», названная в честь известного норвежского путешественника и исследователя Южного полюса, использовалась исключительно для рыбной ловли. Но благодаря финансированию и помощи норвежского арктического университета Тромсё её переоборудовали в исследовательское судно, на котором 24 учёных, в основном из Норвегии, отправились на Северный полюс.

В октябре, когда в Арктике не светит солнце, дорогу специалистам освещали лишь навигационные огни «Хельмера Хансена». Исследователи медленно изучали ледяную поверхность, стараясь не размазать небольшие лужицы грязи. Возможно, именно в одной из них содержатся микробы, способные спасти человечество от будущего, где болезни нельзя будет победить с помощью антибиотиков. Историю путешествия норвежских учёных рассказало издание The Atlantic.

Термин «биоразведка» редко выходит за границы исследовательской сферы, но именно этим занимаются европейские специалисты на Северном полюсе. Они отправляются в дождевые леса на юге или в самые холодные части планеты в поисках редких и неизученных микробов. В конце 2017 года «Хельмер Хансен» в четырнадцатый раз отправился на биоразведку, выйдя из порта Лонгйира, где часто можно встретить экспертов по топливным ископаемым, экстремальных туристов и учёных.

В течение первых нескольких дней судно проходило Шпицберген — полярный архипелаг и самую северную часть Норвегии, где расположен подчинённый России посёлок Баренцбург. Затем команда корабля ушла далеко вперёд и потеряла из виду сушу, вскоре оказавшись в окружении океана и плотного льда. Каждый день и каждый километр приближал экипаж к «тёмному времени» — сезону, когда в самые дальние участки Северного полярного круга не доходит солнечный свет. Дополнительную интригу ситуации придавала задача «Хельмера Хансена» добраться до 82-градусной широты — самой дальней северной точке, куда когда-либо путешествовал экипаж судна.

Экспедиция рассчитана на 12 дней: команда делится на два отряда, каждый из которых в течение шести часов исследует поверхность условной суши, собирает образцы местного снежного покрова, воды, водорослей и любых биологических отходов. Большая часть экипажа обладала значительным опытом работы на лодках и в море, но вне зависимости от навыков каждого члена команды обязали выходить на разведку в холодную и тёмную Арктику.

«Это как искать иголку в стоге сена» — говорит глава экспедиции Ганс Христиан Эйлертсен (Hans Christian Eilertsen), имея в виду сбор образцов почвы на предмет редких микробов. Самой ценной находкой подобных экспедиций считаются миниатюрные морские звёзды. Они скрывают в себе ДНК и ферменты миллионной давности, хранящиеся ниже 4572 метров относительно поверхности Северного Ледовитого океана. Для человечества данные в этих существах могут стать спасением от рака или других недугов, а могут оказаться бесполезными.

На протяжении тысячелетий люди развивали медицину благодаря природе. В Древнем Египте растения, минералы и другие натуральные продукты рекомендовались как лекарство от инфекций и морщин. Многие из подобных советов оказывались вредными, но порой они помогали: мёд, которым с древности мазали раны, действительно обладает антибиотическими свойствами, а кориандр, рекомендуемый от боли — это слабый анальгетик.

Почти в каждой домашней аптечке есть хотя бы одно лекарство, основанное на природных компонентах. Аспирин изначально готовили из коры и листьев белой ивы. Противоопухолевый препарат Таксол производили из тихоокеанского тиса, а пенициллин обнаружили благодаря наблюдению за плесенью. 60% производимых лекарств разработаны из натуральных продуктов и в основном имеют естественные источники на суше. В настоящее время существует лишь несколько препаратов с морским происхождением, которые прошли проверку качества.

Пока учёные выделили около 30 тысяч уникальных органических соединений из морских организмов, но считают, что можно найти ещё сотни тысяч. Однако добраться до морских путей на Северном полюсе куда сложнее, чем в Коста-Рике. Хотя специалистам достаточно несколько десятков граммов для первоначального анализа образцов, тесты и попытки синтезировать из находки новое лекарство требуют куда больше времени и денег. Существует лишь несколько международных лабораторий, работающих с глубоководными образцами и привлекающих инвестиции для их развития.

Арктика интересует инвесторов и фармакологов из-за климата. Экстремальные температуры вынудили местные организмы создать уникальные химические элементы защиты. В теории это означает, что микробы из холодной воды можно эффективнее применять в создании лекарств, чем из тёплых регионов. Но так как для поиска организмов учёным требуется совершенно новое оборудование, работы в этом направлении начались лишь недавно.

В медицинском исследовании от 2015 года говорится, что к 2050 году глобальное использование антибиотиков приведёт к росту антибиотикорезистентных заболеваний. Отсутствие иммунитета от таких недугов может привести к эпидемиям и обойти рак по статистике смертей. Подобные предсказания высказывались учёными и ранее, что только придаёт прогнозам дополнительную значимость.

Часы показывали лишь вторую половину дня, а отряд «Хельмера Хансена» только недавно начал обследование, когда на Северном полюсе опустились сумерки. Команда разделилась по три человека и пошла в разные стороны — хотя бы у одного из членов экипажа всегда должно быть при себе оружие на случай столкновения с белым медведем. Пока одни следят за горизонтом, остальные учёные собирают материал. Например, срезают части коры и стволов с небольших бревён, которые принесло течением. Позже исследователи перебирают находки и снимают образцы на борту.

Возможно, самая трудная работа на исследовательском судне досталась троим подводникам из Гренландии, Норвегии и Италии. Для подводной разведки команда использует специальные дроны, однако чтобы забрать ценные находки, кому-то придётся погрузиться в воду: в день каждый из подводников делает несколько заплывов. Помимо этого раз в несколько часов экипаж спускает на глубину полу-ведро полу-крюк, который собирает грязь для анализа.

После утреннего завтрака и брифинга 12 из 24 членов экипажа возвращаются досыпать в каюты, а остальные отправляются на разведку. К обеду команды меняются. «Хельмер Хансен» — это просторное судно с шестью палубами с большой кухней и комнатой отдыха, где выпивают или общаются члены экипажа. Несмотря на расстояние от цивилизации, телевизор исправно ловит сигнал местных каналов, транслируя телешоу и сериалы

Как объясняют члены команды, современные технологии не позволяют человечеству достойно отбиваться от инфекций, которые устойчивы к антибиотикам. Одна из нынешних хитростей в борьбе с такими заболеваниями предполагает небольшое изменение химической структуры антибиотика. Это недорогая техника, но использование против бактерии знакомого ей лекарства, пусть и с некоторыми изменениями, может только усилить недуг.

Другой метод предполагает нахождение новых микробов и создание из них лекарств, с которыми ранее не взаимодействовала хотя бы часть вредоносных бактерий. Обходятся такие операции недёшево — день путешествия «Хельмера Хансена» стоит около 25,5 тысяч долларов. Инвестиции идут из различных источников, в том числе университетов, властей, рекламных партнёров или грантов. При этом экспедиции нужно снаряжать регулярно, так как порой замороженные образцы портятся и становятся непригодны для опытов.

В лаборатории у каждой находки берут анализы: из чего она состоит, как и с какими элементами взаимодействует и давно ли существует. После этого информацию о найденных объектах сверяют с данными международного реестра. Если детали соединений сходятся, поиски нужно начинать сначала. Если данные сходятся, но у найденного образца есть новые элементы, его изучают подробнее. Если же учёные нашли новое соединение с новой биоактивностью, то это небольшой, но всё-таки успех.

С 2007 года организация Marbio, которая спонсирует поиски новых микробов для фармакологических целей, собрала образцы более чем с тысячи элементов из различных регионов Шпицбергена. Помимо этого специалисты нашли около 1200 различных видов беспозвоночных и сотни видов микроводорослей, и хотя работа пока не привела к созданию и продаже лекарств, исследователи сделали несколько важных открытий. Например, нашли молекулы, способные помочь в борьбе с диабетом и несколькими видами рака.

Пока что образцы испытывают на мышах. Благодаря опытам стало известно, что арктические беспозвоночные обладают большим потенциалом для противораковых лекарств, а грибковые инфекции чаще других выдерживают антибиотики.

Найти ранее неизвестный вид микробов на суше или в воде, создать из него новый препарат, успешно закончить тестирования на животных, а затем и на людях, отчитаться перед комиссиями и договориться о массовом производстве — примерно так выглядит краткий путь изготовления уникально новых лекарств. В среднем это занимает 10 лет и обходится авторам в 2,5 миллиарда долларов, но даже это не гарантирует успех: из всех препаратов, которые проходят тесты, лишь 12% попадают на рынок.

Антибиотики, которые в одночасье могут стать бесполезными перед быстро развивающимися болезнями — это довольно рискованные инвестиции для производителей лекарств. Многие из них предпочитают вкладывать деньги в исследования и разработку препаратов для ежедневного употребления: лекарство от диабета более выгодно, чем антибиотик, необходимый только в тяжёлых ситуациях.

Спустя неделю после выхода из порта Лонгйира команда «Хельмера Хансена» остановилась на острове Моффен. В 1700-х годах здесь массово охотились на моржей, и в начале 20-го века популяция этих животных в регионе упала до минимума. С 1983 года норвежские власти охраняют остров, рассчитывая, что постепенно моржи расплодятся вновь.

Руководитель экспедиции настоял, чтобы на берег сошёл весь экипаж, ведь вряд ли им в будущем представится возможность побывать на столь далёком от цивилизации острове. Все 24 учёных разошлись по небольшой территории в поисках полезных образцов: кто-то переворачивал камни или аккуратно соскребал снег, стоя на льду, а другие пошли дальше. Вскоре специалисты наткнулись на старые замёрзшие кости моржей, покрытые водорослями, а чуть позже они увидели отдыхающих животных.

Каждый из участников экспедиции сфотографировался с моржами, держась от них на безопасном расстоянии. Технически часть команды отдыхала, поэтому позволила себе развлечься. «Если честно, вся экспедиция может оказаться пустой тратой времени, но мы не можем знать этого заранее, поэтому надо продолжать», — объясняет капитан «Хельмера Хансена» Ганс Христиан Эйлертсен.

Глава организации Marbio Жанетт Андерсен (Jeanette Andersen), вложившая деньги в экспедицию на Северный полюс, согласна с главой судна. «Я думаю, очень наивно полагать, что мы решим все проблемы, найдя новый антибиотик, потому что даже к нему в одночасье приспособятся», — объясняет норвежка. «Но я считаю, что нам нужно искать новые средства, потому что мы всегда должны иметь в разработке что-то, что мы сможем использовать в качестве крайних мер»

Иными словами, нынешние экспедиции в поисках новых образцов не обязательно должны помочь человечеству прямо сейчас. Но если в будущем люди окажутся на пороге новой эпидемии, как предрекают некоторые учёные, лучше заранее к этому подготовиться.

#истории #наука #здоровье