Ренат Атаев Про «Безантибиотиковую эру»

Аудио-версию статьи можно послушать по ссылке:

В этом тексте я расскажу о том, какими путями человечеству предстоит справляться с вызовом, в основе которого лежит, увы, неумолимая логика эволюции.

В начале несколько слов о том, что же такое антибиотикорезистентность и почему бактерии так на нас ополчились. А то вдруг кто-нибудь ещё не в курсе.

Как известно, всё живое эволюционирует. Включая нас с вами. Однако если в случае человека эти эволюционные изменения крайне плавные*, то в случае бактерий (и вирусов, хотя до сих пор спорят, можно ли считать их живыми) эволюцию можно наблюдать в пределах жизни одного человеческого поколения.

*Но все же они есть — растет потихоньку процентная доля близоруких людей (соответствующие рецессивные гены получают все более широкое распространение в обществе), а также операций по поводу воспаления аппендикса (когда-то, чтоб вы понимали, аппендицит был летальным на 70% заболеванием). Ежедневно стоматологи выдирают тысячи «зубов мудрости», которые когда-то были очень полезными и помогали нашим предкам пережевывать сырое мясо. С появлением огня и кулинарии челюсти уменьшились, а четыре зуба стали избыточными. 

Главных причин у этого явления две.

Во-первых, бактерии чрезвычайно быстро делятся. С каждым удвоением их генома в нём происходят случайные мутации, и логично, что время от времени эти мутации оказываются полезными. Если к этому добавить мощный фактор отбора в виде антибиотиков, которые сегодня назначают буквально при каждом чихе «на всякий случай», а также промышленное животноводство которое антибиотики потребляет миллионами тонн (иначе себестоимость килограмма мяса будет раза в два выше), то перспективы человечества в борьбе с бактериями выглядят плачевными.

Во-вторых, бактерии способны на так называемый «горизонтальный перенос генов». То есть в природе они постоянно обмениваются фрагментами генома в виде маленьких кольцевых молекул ДНК (плазмид). Если у нас с вами гены достаются только нашим потомкам, то у бактерий их может получить любой сосед. Это является дополнительным фактором, который невероятно ускоряет их эволюцию.

Сам факт появления устойчивых к АБ возбудителей инфекций известен практически с самого начала  «антибиотиковой эры» — то есть с 40-50-х годов прошлого столетия. И тогда это почти никого не беспокоило сразу по нескольким причинам.

Во-первых, тогда новые антибиотики (и даже их семейства) обнаруживались пачками чуть ли не ежедневно, и казалось, что конца этому природному изобилию не будет.

А, во-вторых, до некоторых пор медики питали иллюзии на счет обратимости процесса. Казалось, что надо всего лишь некоторое, вполне разумное  время (быть может, десять лет, маловероятно, но возможно двадцать — тридцать, крайний срок — пятьдесят) не пользоваться препаратом, к которому бактерии адаптировались, и последние естественным образом потеряют устойчивость к нему. То есть можно будет чуток подождать и снова пользоваться старым добрым пенициллином.

Увы, оказалось, что спектр препаратов, доступных для медицинского использования, сам по себе очень мал. Далеко не все существующие в природе и синтезируемые искуственно АБ достаточно безопасны. Также далеко не все могут быть модицифированы и сделаны безопасными для человека. Плюс в какой-то момент большую часть мест, где новые антибиотики можно найти, фармакогнозисты (люди, которые ищут новые лекарства в природе) успешно «пропылесосили». Так что теперь в поисках новых лекарств исследователям приходится забираться в совсем уже экзотические места.

Что же касается обратимости антибиотикорезистентности, то процесс такой действительно идёт. Но он, как выяснилось, чрезвычайно медленный и занять может не десятки, а как бы даже и не сотни лет. На пенициллин для внуков, короче, можно особенно не рассчитывать.

В целом ситуация сегодня оценивается как очень и очень серьёзная. Настолько серьезная, что уже начинаются разного рода шебуршения на международном уровне в смысле борьбы с этим явлением.

В принципе, ряд стран даже реально начинает что-то делать для ограничения применения АБ. Например, Нидерланды, Швеция и Германия.

В Нидерландах был самый низкий уровень назначения антибиотиков в ОЭСР, в размере 11,4 установленных суточных доз (УСД) на 1000 жителей в день в 2011... ~ Википедия

Но очевидно, что пока законодательно не запретят применение антибиотиков в животноводстве, проблема фундаментально решена не будет. А подобный запрет чреват архисерьёзными последствиями,  особенно для плохо  обеспеченных животными белками развивающихся стран. И, что немаловажно, результатом будет глобальное резкое снижение маржи для производителей мяса. Так что я бы на такое благоразумие капиталистов (в том числе отечественных, мы ведь экспортируем довольно много мяса) в ближайшее время всерьез не рассчитывал.

Вот таким макаром выявляют устойчивость изучаемой микрофлоры к антибиотикам. Берут мазок из пациента, выращивают в чашке Петри с пятачками бумаги, пропитанной разными антибиотиками. Где не выросло, то и можно применять. В идеале эту процедуру надо проделывать при каждом назначении АБ, но на практике, конечно, это делают лишь в особых случаях. Страшно далеки мы от т.н. индивидуализированного подхода в медицине.

Итак, настало время борьбы с бактериями и их упорным стремлением выжить. Дальше мы коротко поговорим о том, что человечество может противопоставить ползучей эпидемии полирезистентных супербактерий в больничках.

Путей здесь просматривается сразу несколько. Есть традиционные и не очень. Начнем с первых.

Можно и нужно продолжать искать новые антибиотики. Усилия фармакогнозии пока не остаются совсем уж без вознаграждения, да и наука не стоит на месте. Так что механизмы, которые мы можем поломать в бактериях, ученые по-прежнему находят и тщательно исследуют. Конечно, не так бурно, как полстолетия назад, но все же процесс идет.

Нужно вести поиск альтернативных антибиотикам путей борьбы с микробами. Тут открытия тоже случаются. Не каждый день, но почти каждый месяц что-то такое проносится по околонаучным новостным лентам.

Здесь особый интерес представляют вещества белковой природы, которые условно можно назвать «животными антибиотиками».

Мы ведь давно привыкли к тому, что АБ продуцируют грибы, другие бактерии, даже растения. Однако, оказывается, наш с вами организм и организмы других животных сами по себе производят чудовищное количество элементов, имеющих доказанную антибактериальную активность.

Самый известный представитель такого рода белков - это фермент лизоцим. Он в изобилии присутствует в нашей слюне, слезной жидкости и других средах организма, где может завестись патогенная микрофлора. И белок этот обладает мощным бактериостатическим и бактерицидным действием.  Фишка его и похожих на него белков в том, что в отличие от традиционных АБ их действие неизбирательно. Там, где антибиотики действуют только на какую-то более или менее узкую группу бактерий, эти белки бьют «по площадям» — «гасят» вообще всех, кто не спрятался.

Животных в мире много и наладить поиски лекарств прямо внутри них будет очень перспективно. Представьте пластыри с модифицированным химически лизоцимом, мази, инъекции и так далее. В клетках тела также можно некоторыми способами стимулировать выработку этих белков искусственно — подобный класс лекарств рано или поздно тоже появится.

Но главное, о чем здесь надо сказать — по какой-то загадочной** причине бактерии не могут выработать к этим белками специфическую резистентность! По крайней мере сегодня фактов, указывающих на это, нет.

** Для меня загадочной, ок.

Так что имеем вполне реальную альтернативу антибиотикам номер раз.  

Более широко известная альтернатива — это применение бактериофагов.

Как известно,самые многочисленные живые (?) существа на планете — это вирусы. Эти генные паразиты угнетают не только нас с вами, но и бактерий. Практически каждая из них имеет целую пачку специализирующихся на ней бактериофагов. Этим удачным обстоятельством, как вы понимаете, можно и нужно пользоваться.

И, кстати сказать, малоизвестный факт: наша страна является чуть ли не пионером и мировым флагманом в медицинском использовании бактериофагов.

Еще одна хорошая новость: у этого пути есть очень существенное преимущество. И назывется оно... эволюция.

Бактериофаги — это (условно) живые существа. Значит они могут вступать с бактериями в эволюционную «гонку вооружений». Появился устойчивый к данному бактериофагу мутант у бактерий — фаги тоже мутировали и приспособились лизировать нового мутанта. С антибиотиками такого рода трюки приходится проворачивать вручную, постоянно модицифируя их химически по мере появления новых устойчивых к ним штаммов. Фаги все делают сами, просто не нужно им мешать.

Еще один плюс использования фагов — они абсолютно безвредны для человека. Будучи узкими специалистами по бактериям, наши с вами клетки они заразить не могут чисто технически. То есть имеем, строго говоря, антибактериальную терапию без побочных эффектов.

Увы, этот путь не лишен также некоторого количества колючек и подводных камней.

К сожалению, бактериофаги очень капризны в производстве, хранении и транспортировке. Именно поэтому их коммерческое использование не будет перспективным, пока бактерии-монстры не помножат на ноль более дешёвые альтернативы. Но сомнений нет, что рано или поздно этот момент наступит. И вот тут наработанный советскими и российскими учеными опыт ой как пригодится мировой медицине.

Двигаемся дальше.

Если представить себе на секундочку, что мы живем в идеальном мире, где учёных общество возводит в ранг святых, а наука является главным критерием при принятии чувствительных решений, то можно пофантазировать на тему медицинской генной инженерии человека.

Задумайтесь над одним очень простым, в сущности, фактом.

Подавляющая часть существующих в природе возбудителей инфекций для нас абсолютно безопасна.

Мы не болеем чудовищной массой заразных болячек, от которых страдают другие животные, растения, грибы, бактерии (от этом было вскользь упомянуто выше). В сущности, для нас представляет угрозу лишь смехотворно малая часть всего бактериального и вирусного разнообразия. И называется такая волшебная штука «врожденный иммунитет».

В свою очередь есть огромное количество животных, растений, грибов и так далее, которые абсолютно устойчивы к инфекциям, от которых страдаем мы, люди.

А это значит что?

Значит это при наличии небольшого количества смелости мы запросто можем сделать самих себя устойчивыми к любым вообще инфекциям, просто слегка подшаманив собственный геном. Именно это является ультимативно эффективным способом радикально решить проблему суперустойчивых бактерий. Вместо того, чтобы проигрывать эволюционную гонку с бактериями, мы можем просто «хакнуть» собственную эволюцию.

Даже очень быстро эволюционирующим бактерия никак не угнаться за инженерными генами, которые человек может синтезировать и вшивать самому себе по мере необходимости.

Естественно, для такого решения нужна не только смелость, но и научная база. Можно ведь и всяческие нехорошие побочные эффекты получить от вшиваемых направо и налево чужих (или модифицированных собственных) генов.

По хорошему, тут, во-первых, нужны суперкомпьютеры и адекватные цифровые модели нашего тела, которые будут способны предсказывать последствия от такого рода вмешательств. Лабораторных животных тут явно будет маловато, как и клинических испытаний (хотя их тоже никто не призывает сбрасывать со счетов).

Также нам предстоит до предела усовершенствовать саму технологию редактирования генома. Нынешние варианты CRISPR/CAS9, увы, пока чреваты внесением помимо нужных изменений ещё и разного рода дополнительных мутаций.

Короче, будучи умеренным технооптимистом, я в среднесрочной (скажем, лет через 50-80) перспективе вполне допускаю возможность мира, где человек полностью избавится от угроз, которые несут возбудители инфекций (бактериальных, вирусных) и паразитарных инвазий.