Исследователи нащупывают путь к избавлению от смертельной опасности
Эпидемия супербактерий угрожает убивать 10 миллионов человек в год к 2050 году. У ученых, возможно, есть решение, как избавить мир от этой напасти.
Боли в ушах Синтии Хортон являются предметом ночных кошмаров, рассказывает CNN. “Я могу просыпаться от ужасной боли, как будто мне удаляют корневой канал без анестезии, — говорит женщина. – Когда я сажусь, мое ухо часто болит из-за инфекции, даже сочится кровь”.
Уже ослабленная пожизненной борьбой с волчанкой, иммунная система Хортон была разрушена курсами лучевой терапии и химиотерапии после операции по удалению раковой опухоли в ухе в 2003 году.
Ушные инфекции стали нормой, обычно облегчаемые приемом антибиотиков. Но шли годы, и бактерии в ухе 61-летней Хортон стали устойчивыми к антибиотикам, что часто практически не приносило ей облегчения.
“Эти супербактерии с множественной лекарственной устойчивостью могут вызывать хронические инфекции у людей в течение месяцев, лет, а иногда и десятилетий. Просто смешно, насколько вирулентными со временем становятся некоторые из этих бактерий”, — говорит Дуэйн Роуч, доцент кафедры бактериофагов, инфекционных заболеваний и иммунологии в Университете штата Сан-Диего.
В прошлом году врачи предложили лечить инфекцию Хортон с помощью одного из старейших хищников природы — крошечных вирусов, похожих на треногу, называемых фагами, предназначенных для поиска, атаки и поглощения бактерий.
Микроскопические существа спасли жизни пациентов, умирающих от инфекций, вызванных супербактериями, и используются в клинических испытаниях в качестве потенциального решения растущей проблемы устойчивости к антибиотикам. Только в Соединенных Штатах ежегодно возникает более 2,8 миллиона инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам.
Согласно статистике Центров США по контролю и профилактике заболеваний за 2019 год, такие инфекции представляют “неотложную глобальную угрозу общественному здравоохранению”, убивая 5 миллионов человек по всему миру.
“По оценкам, к 2050 году 10 миллионов человек в год — это один человек каждые три секунды — будут умирать от инфекции, вызванной супербактериями”, — рассказывает эпидемиолог по инфекционным заболеваниям Стеффани Стратди, содиректор первого специализированного центра фаготерапии в Северной Америке, Центра инновационных применений фагов и терапии, или IPATH, в медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Стремясь найти другое решение для своих рецидивирующих ушных инфекций, Хортон была в восторге. Образцы бактерий, устойчивых к лекарствам, были отправлены из кабинета ее врача в Пенсильвании в IPATH Калифорнийского университета в Сан-Диего в надежде, что там охотники за фагами смогут найти совпадение. Однако то, что ученые обнаружили дальше, было неожиданным.
Бактерии, культивированные из уха Хортона, идеально соответствовали редким супербактериям, обнаруженным в некоторых марках глазных капель, отпускаемых без рецепта, которые лишали людей зрения и жизни.
Внезапно поиск решения проблемы Хортон приобрел новый смысл. Помогут ли бактерии из ее уха ученым найти фаги, которые также будут лечить глазные инфекции?
Тяжелые случаи глазных инфекций, устойчивых к антибиотикам, начали появляться в мае 2022 года. К январю следующего года Центры по борьбе с заболеваниями (CDC) сообщили, что по меньшей мере у 50 пациентов в 11 штатах развились инфекции, вызванные супербактериями, после использования искусственных слез без консервантов. К маю 2023 года вспышка распространилась на 18 штатов: четыре человека умерли, еще четверо лишились глаз, 14 страдали потерей зрения, и еще у десятков развились инфекции в других частях тела.
“Только у небольшой части пациентов на самом деле были глазные инфекции, что сделало вспышку невероятно трудной для ликвидации”, — рассказывает эпидемиолог доктор Маройя Уолтерс, возглавлявшая исследование CDC по искусственным слезам. – Мы видели, как у людей, которые были колонизированы этим организмом, развивались инфекции мочевыводящих путей или дыхательных путей в течение нескольких месяцев, даже несмотря на то, что они больше не использовали эти капли. Один пациент передал инфекцию другим в медицинском учреждении”.
Виновником оказался редкий штамм лекарственно-устойчивой синегнойной палочки, который никогда не был идентифицирован в Соединенных Штатах до вспышки, сообщили в CDC.
Хортон никогда не пользовалась глазными каплями, однако бактерии, выделенные из ее уха, были того же редкого штамма. Используя эти бактерии и другие образцы, присланные CDC, ученые из IPATH немедленно приступили к работе и идентифицировали более десятка фагов, которые успешно атаковали смертельный патоген.
Ученые из CDC были настолько заинтригованы этим открытием, что упомянули о доступности фагового лечения супербактерии на веб-сайте CDC.
“Это навело на мысль о том, что когда у нас вспышка, вызванная бактериями, с такими ограниченными возможностями лечения, должны ли мы думать об этих альтернативных методах лечения?” – говорит Уолтерс.
Что это за маленькое существо, способное победить бактерии, способные противостоять всем лекарствам, которые может предложить современная наука? И, что более важно, может ли лечение фагами стать основным игроком в битве за прекращение кризиса с супербактериями?
Благодаря эволюции у миллиардов бактерий в современном мире появился естественный враг: крошечные вирусы, называемые бактериофагами, генетически запрограммированные на поиск и уничтожение, продолжает CNN. В этой микроскопической игре “Терминатор” каждый набор фагов уникально разработан для поиска, атаки и поглощения определенного типа патогена.
“У каждого вида бактерий или даже генотипов внутри него может быть целый набор фагов, которые атакуют его, используя самые разнообразные методы проникновения в бактериальную клетку и ее ослабления”, — отмечает Пол Тернер, профессор экологии и эволюционной биологии Йельского университета и сотрудник факультета микробиологии Йельской школы медицины.
Чтобы противостоять атаке, бактерии используют различные маневры уклонения, такие как сбрасывание своей внешней оболочки, чтобы устранить стыковочные порты, которые фаг использует для проникновения, опустошения и, в конечном счете, превращения патогена в кусочки бактериальной слизи.
Это хорошая новость, потому что недавно обнаруженные бактерии могут утратить устойчивость к антибиотикам, снова став уязвимыми для элиминации. Однако фаг выведен из строя и больше не способен бороться.
Чтобы добиться максимального успеха, специалисты ищут различные фаги для борьбы с особенно опасным супербактерием — иногда создавая коктейль из микроскопических воинов, которые, как мы надеемся, смогут продолжить атаку, когда один из них будет нейтрализован.
В лабораториях по всем США ученые-фагологи выводят исследования и открытия на новый уровень, или то, что Стратди называет “фаг 3.0”. Ученые из Йельской лаборатории Тернера заняты составлением карты того, какие фаги и антибиотики наиболее симбиотичны в борьбе с патогеном. Государственная лаборатория Роуча в Сан-Диего изучает иммунный ответ организма на фаги, одновременно разрабатывая новые методы очистки от фагов для подготовки образцов для внутривенного введения пациентам.
В настоящее время проводятся клинические испытания для проверки эффективности фагов против трудноизлечимых инфекций мочевыводящих путей, хронических запоров, инфекций суставов, язв диабетической стопы, тонзиллита и персистирующих, рецидивирующих инфекций, которые возникают у пациентов с муковисцидозом. Хронические инфекции, распространенные при муковисцидозе, обычно вызываются различными штаммами лекарственно-устойчивой синегнойной палочки — того же патогена, который ответственен за ушную инфекцию Хортона и вспышку искусственного слезотечения.
Ряд лабораторий разрабатывают библиотеки фагов, состоящие из найденных в природе штаммов, которые, как известно, эффективны против определенного патогена. В Техасе новое учреждение делает еще один шаг вперед — ускоряет эволюцию путем создания фагов в лаборатории.
“Вместо того, чтобы просто получать новые фаги из окружающей среды, у нас есть биореактор, который в режиме реального времени создает миллиарды и миллиарды фагов”, — сказал Энтони Марессо, доцент медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне.
“Большинство этих фагов не будут активны против бактерий, устойчивых к лекарствам, но в какой-то момент появится редкий вариант, который, так сказать, был обучен атаковать устойчивые бактерии, и мы добавим его в наш арсенал”, — сказал Марессо. “Это подход нового поколения к библиотекам фагов”.
В прошлом году лаборатория Марессо опубликовала исследование, посвященное лечению 12 пациентов фагами, адаптированными к уникальному бактериальному профилю каждого пациента. Это был квалифицированный успех: устойчивые к антибиотикам бактерии у пяти пациентов были уничтожены, в то время как еще у нескольких пациентов наблюдалось улучшение.
На сегодняшний день генетические манипуляции с фагами были затруднены из-за оптимизированной природы существа: “Нормальные фаги оптимизированы эволюцией, чтобы быть худыми, подлыми машинами для убийства. Там очень мало места для нас, чтобы вмешаться и что-то изменить”, — говорит Элизабет Вилла, профессор молекулярной биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего, которая изучает новую форму фагов под названием “гигантские” фаги.
Источник: www.mk.ru