Константин Северинов, заведующий лабораториями в Институте микробиологии им. Ваксмана (Университет Рутгерс, США) и Институтах молекулярной генетики и биологии гена РАН (Москва)
«Здание института, в котором я работаю, было построено на средства, полученные от продажи компании Merck патента на стрептомицин. Этот антибиотик, выделенный из почвенной бактерии первым директором нашего института Зельманом Ваксманом в 1940-е годы, стал первым эффективным лекарством от туберкулеза. Открытие было отмечено Нобелевской премией и ознаменовало начало «золотого века» антибиотиков.
Ваксман организовывал многочисленные экспедиции, целью которых был сбор образцов почвы в разных уголках земного шара. Затем его сотрудники выделяли из образцов штаммы почвенных микробов, служившие источником новых антибактериальных веществ. В подвалах института в доисторических морозильных камерах до сих пор хранятся полученные ими культуры, только никто уже не знает, что они из себя представляют. Ведь теперь, несмотря на старое название, здесь изучают раковые клетки, мух, червей и растения. Микробы вышли из моды.
А тогда, в 1950-е, все крупные фармацевтические компании включились в гонку за «магическими лекарственными пулями». Сотрудники фармацевтических гигантов вроде Merck, Lilly и Glaxo подписывали обязательства собирать образцы почв в тех местах, где они проводили свои отпуска, и сдавать их в корпоративные микробиологические лаборатории.
И результаты не заставили себя ждать. Очень скоро были открыты многие из тех антибиотиков, которые мы используем по сей день. Поскольку инфекционные заболевания — такие, как туберкулез или сифилис, — были настоящим бичом даже в развитых странах, антибиотики вводились в медицинскую практику по теперешним меркам почти мгновенно, часто без достаточных испытаний на безопасность. Одним из распространенных побочных эффектов некоторых из них была глухота, но это была малая плата за победу над заболеваниями, которые еще совсем недавно были смертельными.
Будущее виделось в светлых тонах. Казалось, что инфекционные заболевания, вызванные бактериями, скоро будут побеждены. Правда, вскоре после начала применения того или иного антибиотика врачи стали отмечать, что лечение срабатывает не всегда: некоторые бактерии стали устойчивы к антибиотику. Впрочем, случаи эти были редки, а количество новых антибиотиков, которые ученые доставали буквально из земли, стремительно росло.
Затем стало ясно, что находить новые антибиотики становится все сложнее. Раз за разом исследователи выделяли одни и те же, уже известные вещества. Доходило до смешного: выделенный Ваксманом гризин оказался идентичным альбомицину, найденному советским ученым Генрихом Гаузе. Это дало повод Ваксману написать статью в журнале Science под названием «Наказание за изоляционизм», призвавшую к объединению усилий для поиска лекарств, от которых должно выиграть все человечество.
Масштабные усилия врачей, прививки и, разумеется, антибиотики сделали инфекционные болезни в развитых странах во многом воспоминанием прошлого, по крайней мере, для среднего класса. Интерес к гонке за новыми антибиотиками стал стремительно падать. Появились другие проблемы: рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания, СПИД, медицинские проблемы, связанные с резко увеличившейся продолжительностью жизни. Развитие генной инженерии позволило фармкомпаниям разрабатывать новые — часто очень дорогие — средства для лечения редких, нишевых заболеваний.
Антибиотики же относительно дешевы, а люди, которые в них нуждаются больше всего, не создают платежеспособного спроса. Тем не менее большинство антибиотиков, открытых в 1950-60-е годы, активно используются, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, ведь если их добавить в корм скоту и птице, то увеличиваются привесы, а следовательно, и прибыли. К сожалению, это также приводит к тому, что все большее количество антибиотиков попадает в окружающую среду.
Конечно, и Ваксман, и Флемминг, обнаруживший пенициллин, являются первооткрывателями ничуть не более, чем открывший Америку Колумб. Миллиарды лет антибиотики используются бактериями и микроскопическими грибами для «общения» друг с другом. Бактериальные сообщества удивительно сложны и многообразны. Коммуникация между микробами осуществляется путем обмена различными химическими веществами. При неблагоприятных внешних условиях, например при недостатке пищи, некоторые микроорганизмы начинают производить вещества, которые убивают их соседей. Очевидно, что это очень полезное свойство, так как пищи на всех не хватает, а погибшим соседом вполне можно закусить. Когда люди начали широко использовать антибиотики, они просто воспользовались бактериальным ноу-хау для своих целей.
Очевидно, что бактерия, которая производит антибиотик, должна быть устойчива к его действию, иначе она сама же станет первой его жертвой. И действительно, все бактерии, производящие антибиотики, имеют специальные гены, обеспечивающие высокий уровень устойчивости.
Широкое использование антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве могло бы, казалось, привести к глобальному уменьшению количества бактерий. Но этого не произошло. И причина здесь как раз в упомянутых генах устойчивости. Оказалось, что бактерии обладают удивительным свойством — способностью к так называемому горизонтальному переносу генов, в ходе которого они активно передают гены не своему потомству (это был бы вертикальный перенос, характерный для нас), а другим, неродственным бактериям. При определенных условиях горизонтальный перенос генов в бактериальных популяциях происходит со скоростью лесного пожара и особенно характерен для генов, которые отвечают за устойчивость к антибиотикам.
В естественных условиях гены устойчивости встречаются нечасто — именно этот факт предопределил успех антибиотиков в качестве лекарств. Однако там, где концентрация антибиотиков высока, подобные гены распространены гораздо шире. Просто потому, что бактерии проходят отбор на выживание. Прежде всего, речь идет о больницах. Вот тут-то и возникает проблема, которая в недалеком будущем грозит свести на нет современные достижения медицины, так что мы снова сможем сопереживать героиням Чехова и Ремарка, людям, умирающим от неизлечимых болезней.
Долговременное применение разнообразных антибиотиков в больничных стационарах привело к появлению «супермикробов» — бактерий, которые накопили множественные гены устойчивости за счет горизонтального переноса и стали одновременно устойчивы ко всем известным антибиотикам. Даже если человек обратился в больницу по какому-нибудь мелкому поводу — обследование, анализы, незначительная операция, — заражение таким микробом может стать приговором, особенно если работа иммунной системы подавлена. Антибиотики оказываются не в силах остановить инфекцию.
Во многих больницах поселились, или вернее, были нечаянно выведены, свои собственные, эндемичные супермикробы. Например, в Пресвитерианском госпитале Колумбийского университета проживает бактерия Клебсиелла с множественной лекарственной устойчивостью. Заражение этой бактерией для пациентов с ослабленной иммунной системой с большой вероятностью приводит к смертельному исходу.
Люди, которые проходили лечение в колумбийском госпитале, представляют реальную опасность для пациентов других больниц, так как могут являться носителями супермикроба. И несмотря на все предосторожности и карантины, время от времени просачивается информация о новых заражениях. Недавно колумбийский микроб попал в исследовательский госпиталь в Вашингтоне и привел к гибели нескольких пациентов.
К сожалению, какие бы меры ни принимали врачи, бактерии с множественной лекарственной устойчивостью будут встречаться все чаще и чаще. Мы сами во многом этому способствуем — бесконтрольным применением антибиотиков в сельском хозяйстве, при лечении вирусных заболеваний и т.д. Фактически, производится направленный (хоть и не преднамеренный) отбор устойчивых бактерий. Поэтому совершенно не кажется невероятным, что в 2050 году, сто лет спустя после широкого внедрения антибиотиков в медицинскую практику, люди будут умирать от заражений, вызванных самыми обычными микроорганизмами. Просто наши лекарства перестанут на эти микроорганизмы действовать.
Чтобы этот мрачный сценарий не стал реальностью, необходимо, во-первых, принципиально изменить практику использования имеющихся антибиотиков, а во-вторых, активизировать поиски новых. Развитие молодой науки геномики показало, что количество и разнообразие микроорганизмов на нашей планете неизмеримо велико и лишь ничтожная их часть может быть выделена методами классической микробиологии, которыми пользовался, скажем, Зельман Ваксман. Возможно, анализ последовательностей ДНК таких неспособных к росту в лабораторных условиях микроорганизмов позволит выделить гены, кодирующие новые антибиотики, и решить проблему».
Комментариев нет:
Отправить комментарий