Материалы портала «Научная Россия»

В ИХБФМ СО РАН создают безопасную альтернативу антибиотикам

В ИХБФМ СО РАН создают безопасную альтернативу антибиотикам
Ученые разрабатывают терапевтические препараты бактериофагов нового поколения. Бактериофаги — это вирусы, которые уничтожают бактерии, но не заражают клетки человека

В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разрабатываются терапевтические препараты бактериофагов нового поколения, которые представляют собой мягкую и безопасную  альтернативу антибиотикам, сообщает издание «Наука в Сибири». В частности, с их помощью удается уберечь больных с синдромом диабетической стопы от ампутации.

«Мы сейчас живём в том, что называется постантибиотиковой эрой, которая, как провозгласила Всемирная организация здравоохранения, наступила в 2005 году», — сказала заведующая лабораторией молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН доктор биологических наук Нина Викторовна Тикунова на всероссийской конференции с международным участием «Биотехнология — медицине будущего». 

В 2015 году обнаружена бактерия, устойчивая к колистину — антибиотику последнего ряда спасения. Его не используют ни в пищевых продуктах, ни в сельском хозяйстве, ни при лечении обычных инфекций, а берегут на случай, когда человека уже надо просто спасать. В 2016 была выявлена пациентка с бактерией, обладающей множественной устойчивостью к антибиотикам, включая колистин. К счастью, в тот раз женщину спасли, поскольку удалось включить её собственную иммунную систему, однако уже в сентябре 2016 года в США официально зарегистрирован первый случай смерти от супербактерии. 

В связи с этим очень привлекательно использовать не антибиотики, а бактериофаги — вирусы, которые уничтожают бактерии, но не заражают клетки человека. Их начали применять ещё в довоенном СССР. За счёт высокой специфичности большинство бактериофагов узнаёт только определённые штаммы бактерий. Кроме того, им присуща саморегуляция, они размножаются только тогда, когда встречают своего хозяина. Как только плотность патогенных бактерий-хозяев уменьшается, бактериофаги спокойно и безболезненно для иммунной системы уходят из организма. Самое замечательное, что бактериофаг — это природный объект, внутри и вокруг нас есть миллиарды бактериофагов, поэтому наша иммунная система обычно не пытается от них избавиться (было показано, что в случаях онкологических заболеваний они даже способны мягко её стимулировать).

По оценкам учёных, на земле существует примерно 10 в 31 степени бактериофагов. Каждый бактериофаг в среднем имеет размер около 50 нанометров, если выстроить из них линию, то она пролетит мимо ближайшей звезды Альфа Центавры и достигнет звездного скопления Плеяды.

У фаготепрапии есть как преимущества, так и недостатки. Фагам всё равно, резистентна бактерия к антибиотику или нет, поэтому они могут использоваться в комплексной терапии, с антибиотиками и другими методами, это не повлияет отрицательно на их эффективность. Из-за того, что бактериофаг — обычный для наших организмов объект, отсутствует повреждающее действие и токсические эффекты (именно поэтому в России их применение разрешено для лечения как новорождённых, так и пожилых). Поскольку эти агенты действуют избирательно, они не влияют на микрофлору организма. И, что очень важно, бактериофаги способны разрушать биоплёнки. 

Биоплёнки формируются из бактерий различных таксонов. Первый слой усваивает ультрафиолет, передаёт какие-то компоненты своего синтеза среднему слою и так далее. Однако для медицины это не всегда хорошо, потому что биоплёнки образуются не только в норме (например, в ротовой полости на зубах), но и на катетерах. Даже если бактерии, находящиеся внутри биоплёнки, формально чувствительны к антибиотику, из-за препятствия тот просто не может к ним попасть. Если бактериофагу удаётся хотя бы чуть-чуть разрушить оболочку, весь этот многокомпонентый бактериальный слой становится доступен для лекарства.

Главная трудность применения бактериофагов в медицине тоже связана с их избирательностью — попробуй подбери тот бактериофаг, который направлен именно против этого конкретного микробного агента!  

Несмотря на то, что в последнее время интерес к изучению бактериофагов возрос, реально фаготерапией занимаются лишь в немногих странах: в Польше в рамках экспериментального лечения, в Бельгии в военном госпитале, в Грузии работает центр фаготерапии, куда ездят лечиться даже из США и Европы. Россия —  это единственная страна, где бактериофаги официально одобрены, производятся в промышленном масштабе и разрешены для применения в клинике.

Однако большинство клиницистов в мире и даже  в нашей стране скептически относятся к этому методу лечения (противники коммунизма называли такие препараты «сталинскими пилюлями»). Известно, что некоторые бактериофаги способны встраивать свой геном в бактерии и это многих настораживает (хотя такие бактериофаги также встречаются в нашей кишечной микробиоте). Для фармацевтических компаний очень трудно защитить препарат на основе бактериофагов патентом, поскольку любой микробиолог, купивший этот препарат в аптеке, может размножить бактериофаг в своей лаборатории, дать ему другое название и продавать как свой (хотя этот путь опасен: рано или поздно будет проведено полногеномное секвенирование продаваемых препаратов и станет видно, кто что у кого украл). К тому же высокая скорость смены циркулирующих штаммов быстро может сделать тот или иной бактериофаг неэффективным. То есть встаёт необходимость индивидуального подбора бактериофага в каждом отдельном случае.

«В нашем институте ведётся работа по созданию терапевтических препаратов бактериофагов нового поколения. Можно разделить её на несколько этапов: выделение и характеризация оригинальных бактериофагов, создание на их основе моноспецифических (против конкретной бактерии) и полиспецифических коктейлей. Также совместно с клиницистами новосибирского Центра новых медицинских технологий  мы разрабатываем способы применения этих препаратов», — рассказывает Нина Викторовна.

За последние годы учёным удалось выделить новые бактериофаги как против традиционных патогенов, так и против недавно распространившихся возбудителей инфекций. Можно сказать, что каждый бактериофаг получил паспорт: от полногеномного секвенирования до изучения классических параметров, таких как скорость размножения и электронная микрофотография. Коктейли также уже создаются и описываются — здесь важно понять, что один бактериофаг не мешает другому.

«Мы считаем: в тех случаях, когда есть время, необходимо использовать метод персонализированного применения. На первом этапе выделяется патогенная бактерия, определяется её вид, подбирается из коллекции бактериофагов или продаваемых препаратов тот, который действует именно против этой бактерии. Если это коллекционный материал, то он нарабатывается, и уже в клинике применяется», — говорит исследовательница. 

Доказать эффективность подхода учёным удалось благодаря работе с пациентами, имеющими синдром диабетической стопы. Стандартная консервативная терапия этой патологии даёт положительный эффект меньше чем у половины больных. Как правило, на первых этапах пациентов лечат мазями и антибиотиками, и когда человек попадает к хирургам, одна или несколько бактерий, которыми инфицирована рана, уже имеет устойчивость к большинству антибиотиков. Эти больные идут на ампутацию. Причём практика показывает, что лишение пальца или половины стопы — только первый этап, а дальше идут всё более высокие ампутации, и в конце концов человек может погибнуть.

«Мы описали истории 34 пациентов, у которых был синдром диабетической стопы и консервативное лечение не помогало. У 31 из них инфекция действительно была вызвана антибиотикорезистентными бактериями», — рассказывает Нина Тикунова. 

Примерно у половины пациентов это была моноинфекция, у других — микстинфекция, вызванная 2-5 патогенными бактериями. Из 31 человек для 23 удалось подобрать бактериофаги, половина из которых — оригинальные, выделенные  в институте. Пациентов пролечили.

В результате у всех пациентов с моноинфекциями, которым были подобраны бактериофаги, либо патогенный агент исчезал, либо его титр снижался на 3-4 порядка, что позволило излечить их антибиотиками, к которым эти пациенты ранее были нечувствительны. Скорее всего, здесь заработала иммунная система — как только бактерий стало меньше, она начала справляться сама. Также удалось вылечить четырех пациентов с микстинфекциями, а у остальных — убить хотя бы несколько патогенных бактерий (дело в том, что для некоторых бактерий бактериофагов пока не обнаружено). Таким образом, больше чем половина пациентов с синдром диабетической стопы были полностью излечены.

Также у новосибирских учёных был положительный опыт и при лечении заболеваний органов дыхания, сложных генитальных инфекций, инфекций ЖКТ, вызванных антибиотикоустойчивыми бактериями.

Нина Викторовна отмечает, что в экстренных случаях законодательство позволяет медикам использовать даже те лекарства, которых ещё нет в продаже: «Не только у нас, но и в Европе, и в США есть такое положение: если лечащий врач видит, что никакие средства, имеющиеся в официальной терапии, не помогают, он после проведения консилиума может использовать для спасения человека  любые средства». 

Однако, чтобы клиницисты всё-таки не боялись использовать в своей практике бактериофаги, это должны быть препараты из аттестованных коллекций. Кроме того, необходимы более простые технологии подбора бактериофагов — иногда у хирургов есть только два дня на принятия решения об ампутации (сейчас для подбора и наработки бактериофага при удачном стечении обстоятельств нужно 3—5дней, при неудачном — 10). Также учёные выступают за введение в стране новых правил применения бактериофагов и проведения клинических испытаний, на что уже пошли в случае с онколитическими вирусами.

Исследователи уверены, что хорошие препараты на основе бактериофагов появятся в продаже уже к 2025 году. А вот будет ли готова к их применению клиническая медицина — пока вопрос.

 

Источник: www.sbras.info

бактериофаги биоплёнки фаготепрапия

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий