Альтернатива антибиотикам

Антибиотикотерапия, десятилетиями используемая для лечения бактериальных заболеваний, порождает всемирное распространение и засилье антибиотикоустойчивых штаммов. На смену традиционным профилактическим и лечебным методам химического воздействия приходит фаготерапия – уничтожение вредоносных бактерий естественными средствами.

Спектр бактериальных заболеваний чрезвычайно разнообразен: от поражения кожи и слизистой оболочки кишечника до нервного паралича конечностей и головного мозга. Немногим более полувека назад антибиотики произвели революцию в медицине, превратив такие смертельные недуги как туберкулез, в обыкновенное инфекционное заболевание, которое удается вылечить без проблем с помощью доступных и недорогих медицинских препаратов. Однако со временем бактерии под действием антибиотиков генетически изменяются, приобретают устойчивость к яду, и последующее химическое воздействие становится неэффективным.

Со времени первого упоминания о фагах прошло около ста лет. В 1896 г. Ханкин, изучая сильное антибактериальное действие вод индийских рек Ганга и Джумны, впервые описал агент, который легко проходит через запретные для бактерий мембранные фильтры и вызывает лизис (разрушение) микробов. В 1917 году французский бактериолог Феликс Д'Эрль из Института Пастера предложил для найденных агентов название «бактериофаги» – пожиратели бактерий. А в 1921 году Брайон и Мэйсон впервые описали успешный способ лечения кожных заболеваний с помощью стафилококкового бактериофага. Некоторое время фаги пытались использовать для лечения различных заболеваний, но с открытием в 40-е годы эффективных антибиотиков, внимание исследователей и врачей полностью переключилось на химические препараты. Бактериофаги оставались невостребованными медициной вплоть до последнего времени, когда последствия применения антибиотиков полностью не изменили свойства заразной микрофлоры.

И до сих пор основным средством лечения бактериальных заболеваний остаются химические препараты. В любой аптеке вам предложат широкий выбор существующих на настоящее время антибиотиков, а вот о бактериофагах подчас не знают даже фармацевты. Впрочем, ситуация быстро меняется, и ныне ведущие инфекционисты Запада, как, например, Элизабет Картер и Карл Мерил, прогнозируют, что в скором времени фаготерапия станет настоящим прорывом в борьбе с инфекциями. Налаживание производства фагов идет на Западе ускоренными темпами. Поддерживает усилия ученых и вице-президент США Альберт Гор. Западные аналитики полагают, что через десять лет производство бактериофагов станет одной из лидирующих отраслей в фармацевтической промышленности.

Ныне установлено, что бактериофаги представляют собой разновидность вирусов – микроскопических неклеточных образований, состоящих из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки, иногда содержащей липиды. Все вирусы видоспецифичны и способны размножаться только в живых клетках-хозяевах (см. статью «Родить можно, не выходя из дома»). Наряду с вирусами растений и животных существуют и вирусы бактерий. В отличие от антибиотиков, специфические бактериофаги способны оказывать действие на определенные патогенные микробы, не нарушая естественного баланса нормальной микрофлоры высшего организма. Их выборочное влияние обусловлено природой взаимодействия с бактериями: контактом белков-сенсоров фага с белками-рецепторами (или характерными липидами) клеточной стенки бактерии. Проникнув внутрь болезнетворной клетки, фаг переключает генетический механизм роста клетки на воспроизводство себе подобных фагов. Последние, вдоволь размножившись, разрывают оболочку клетки-хозяина и лавиной атакуют другие микробы. Весь процесс от начала атаки одиночных фагов до воспроизводства целого полчища из десятков тысяч новобранцев занимает около тридцати минут. Полное освобождение от паразитов в организме происходит за считанные часы. При этом, разрушая определенный вид бактерий до последнего представителя, фаги не атакуют и не разрушают другие виды, широко представленные в организме и выполняющие полезные функции.

Фаголизис – разрушение бактерий – происходит в пораженных бактериями тканях и органах и естественным образом, в ходе самостоятельного выздоровления. Но собственных сил организма (его иммунной системы) для того, чтобы справиться с болезнью, может не хватить. «Специализированных санитаров» привлекают не только для лечения, но и для профилактики опасных инфекций. Бактериофаги не токсичны, не имеют противопоказаний к применению, их можно использовать в сочетании с любыми другими лекарственными препаратами. Бактериофаги назначают беременным, кормящим матерям и детям любого возраста, включая недоношенных детей. Основным условием их успешного применения является проверка выделенной культуры на чувствительность к соответствующему фагу. Отмечена удивительная закономерность: в отличие от антибиотиков, чувствительность клинических штаммов микроорганизмов к бактериофагам стабильна и имеет тенденцию к росту, что можно объяснить обогащением лечебных препаратов новыми расами фагов.

В силу небольшой автономной генетической составляющей, фаги, как и другие внутриклеточные варионы (плазмиды, транспозоны), являются идеальным объектом для генетических манипуляций. Современные средства генной инженерии позволяют создавать фаги с новыми свойствами, чувствительные к таким мощным паразитам, как сап, чума, сибирская язва. С помощью фагов можно конструировать направленные изменения в геноме хозяйской ДНК.

Не последнее место в исследовании бактериофагов принадлежит и России, где уже выпускаются мази и кремы на основе бактериофагов для стоматологии и косметического ухода за кожей. Бактериофаги добавляют в йогурты и другие кисломолочные продукты. Своевременные инвестиции в производство медицинских препаратов на основе разработанных в России бактериофагов могли бы дать существенную фору российским производителям перед западными фармацевтическими компаниями.

Россия в последние годы находилась в стороне от бурных событий в фаготерапии, но, в отличие от многих стран, не забросила ее совсем. При помощи бактериофагов у нас успешно лечили многие инфекции, гнойно-воспалительные осложнения у онкологических больных, некоторые урологические заболевания.

«В свое время пенициллин и другие антибиотики вытеснили все другие методы борьбы с бактериями, но со временем выявились и слабости антибиотиков, – считает специалист по генетике бактериофагов Владимир Крылов, ведущий научный сотрудник ГНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов. – Большинство природных бактериофагов очень специфичны: они поражают только определенный вид бактерий и довольно быстро могут вызвать у него устойчивость, поэтому надо постоянно искать новые штаммы. Сами фаговые смеси подбирают индивидуально для каждого пациента.»

Радужные надежды ученые связывают с генно-инженерными бактериофагами, которые менее специфичны, чем природные аналоги, и вводят в клетку гены, кодирующие много убивающих белков. Устойчивость к генно-инженерным фагам у бактерий развивается медленнее, чем к природным фагам, поэтому их не приходится так часто заменять.

Есть в фаготерапии и немало вопросов, на которые наука пока не может дать четкого ответа. В обычных условиях фаги не часто встречаются с человеком, а в условиях терапевтического применения в его организме могут оказаться миллиарды различных фаговых частиц. Как они будут взаимодействовать с клетками человека, с полезными для него микроорганизмами, наконец, друг с другом? Наверняка непросто. Но этих сложностей можно избежать, если использовать не живые фаги, а их действующие вещества, убивающие бактерии, – бактериоцины. Цинотерапия имеет и то преимущество, что активные вещества можно получать в очищенном виде. Первые генно-инженерные фаги для лечения распространенных инфекционных болезней, вероятно, появятся на рынке уже через 2...3 года.

Источники информации:

Завальский Л. Искусственные и природные пожиратели бактерий. Известия науки, 2004.

Неверова О. Охотники на бактерий размножаются. Известия науки, 2004.

Дата публикации:

29 октября 2004 года