кандидат биологических наук, исполняющий обязанности заведующего
лабораторией молекулярной биоинженерии Институт биоорганической химии
им. Шемякина и Овчинникова РАН
12.04.2013 - faq - 7 просмотров
В биосфере Земли очень много микробов, но что-то в свое время
воспрепятствовало тому, чтобы они размножались бесконтрольно. Где-то в
начале 2000-х годов сразу в нескольких местах: в Канаде, в ЮАР, в
Австралии – были обнаружены так называемые докембрийские угли, которые
представляют собой бесчисленное множество слежавшихся одноклеточных.
Однако около 530 миллионов лет назад произошёл Кембрийский взрыв, и с
тех пор нечто стало регулировать их размножение. К тому же времени
относится массовое появление многоклеточных организмов. Вполне
возможно, что именно тогда возникли естественные паразиты
микроорганизмов, оказавшиеся движущей силой того, что бактерии стали
усложняться в процессе борьбы за выживание, придя в конце концов к
многоклеточности.
Эти паразиты – вирусы бактерий или бактериофаги. О вирусах до сих пор
ведутся споры, живые они или нет. Это некая субстанция, которая
обладает наследственностью, то есть ее внешний вид и ее функции
закодированы в нуклеиновой кислоте так же, как у самых совершенных
многоклеточных. С другой стороны, вирусы не могут жить и размножаться
без клетки хозяина. Инфекционный цикл заканчивается обычно гибелью
бактерий, и когда их вирусы были открыты в 1917-м году, их назвали
бактериофагами – пожирателями бактерий.
1
В газоне из клеток на питательной среде действие такого вируса приводит
к появлению прозрачной бляшки – места, где бактерии просто погибли и
расти не могут, потому что там кишмя кишат эти микроскопические
существа. Разумеется, буквально через два года после открытия
бактериофаги были использованы в попытках – небезуспешных –лечения
микробных инфекций. Напомню, это произошло еще до открытия
антибиотиков, и 20-е и 30-е годы ХХ столетия прошли под знаком
фаготерапии. Эту концепцию сгубило то, что знали про вирусы тогда еще
очень и очень мало: не было электронных микроскопов, а культуральные
методы находились в зачаточном состоянии. Когда уже постфактум
проверили многие препараты, производившиеся в 20-30-е годы (а делали их
фармакологические гиганты вроде Eli Lilly и L’Oreal), то оказалось, что
в большей части никаких бактериофагов не было.
2
Впоследствии стало понятно, что бактериофаги очень специализированы.
Если такой вирус действует против какой-то одной бактерии, допустим,
кишечной палочки, то против золотистого стафилококка работать не будет.
Более того, бактериофаг против стрептококка, выделенный в Уфе, может не
подействовать на стрептококка где-нибудь в Хабаровске, т.к. там будет
другая подборка штаммов.
3
Открытые же в 20-30-е годы антибиотики выкашивали всю микрофлору и,
естественно, были более действенны, не требуя от докторов точной
диагностики болезни. Со временем это привело к довольно печальной
ситуации, когда антибиотики стали использовать почем зря, и микробы
оказываются к ним всё более устойчивыми. С появлением антибиотиков в
западной медицине про прикладное применение бактериофагов забыли. В
50-90-е годы их использовали просто как очень удобный объект для
исследований: многие фундаментальные открытия в молекулярной биологии,
такие как генетический код, рекомбинация, репликация нуклеиновой
кислоты, были сделаны на примере бактериофагов, потому их легко
культивировать и они продуцируют большое количество нуклеиновой кислоты.
4
В Советском союзе сложилась очень интересная ситуация.
Перед самой войной во главе санитарной службы Красной армии стоял Ефим
Иванович Смирнов, находившийся на этой должности вплоть до 80-х годов.
Он прекрасно понимал, что собственное химическое производство
антибиотиков у нас, аккуратно говоря, не на самом высоком уровне и что
всегда следует иметь некий резервный вариант. Поэтому производство
бактериофагов для нужд военной медицины и разработки в этом направлении
никогда не прекращались. В отличие от производства антибиотиков,
бактериофаги легко культивировать самыми примитивными биологическими
методами, которые не требуют химического оборудования. Фаговые
препараты готовили в руинах Сталинграда, в блокадном Ленинграде, когда
невозможно было подвезти что бы то ни было из сильнодействующих
противомикробных препаратов, и начиная с Финской войны это неплохо
работало.
Последний, наверное, случай, когда довольно широко применялись
бактериофаговые препараты – это наводнение в Крымске. Тогда удалось
предотвратить дизентерийную эпидемию, которая начиналась из-за
скученности людей и антисанитарии.
5
Теперь мы довольно четко представляем себе, какими качествами должны
обладать те бактериофаги, которых мы можем использовать в медицинских
или ветеринарных целях. Мы в состоянии производить целенаправленную
селекцию (как, например, при выведении пород собак), то есть выводить
эдаких наногончих, которые обладают теми свойствами, что делают их
действенными, устойчивыми и не несущими вреда для макроорганизма
(например, человека), в котором лечатся микробные инфекции. В начале
нулевых годов на основании того, что известно о бактериофагах,
сформулировали требования, которые необходимо соблюдать, чтобы они
подходили для терапевтического применения.
Использование бактериофагов в лечебных целях обладает, например, тем
преимуществом, что они не способны вызывать аллергических реакций. Они
есть везде: мы ими дышим, принимаем с пищей, питьем. Если бы они
вызывали какой-то иммунный ответ, мы бы все страдали от хронической
аллергии.
6
Сейчас есть несколько клиник, где достаточно серьезно занимаются
фаготерапией: прежде всего, группа во Вроцлаве (Польша), которая в
какой-то степени реализовала концепцию персонализированной медицины.
Обычно это словосочетание употребляется применительно к прочтению
индивидуального генетического кода и предсказанию по нему
наследственных болезней. Однако каждая микробная инфекция тоже имеет
персональный отпечаток, и, четко определив то, чем заразился человек,
можно со значительно большей эффективностью и без побочных эффектов
вылечить эту инфекцию.
У нас в стране производство бактериофагов существует до сих пор.
Есть три площадки – в Перми, Уфе и Нижнем Новгороде, – где производятся
фаговые препараты. Для того, чтобы использовать препарат, который не
считается препаратом первого выбора в циркулярах Минздрава, надо быть
разбирающимся энтузиастом, но такие люди есть, прежде всего педиатры и
сотрудники роддомов, которые весьма активно используют фаговые
препараты. Дело в том, что если инфекция не острая и не существует
непосредственной угрозы жизни пациента, то применить бактериофаг можно,
ведь в худшем случае он просто не подействует – в отличие от
антибиотиков, которые могут вызывать и аллергические реакции, и другие
побочные эффекты.
7
Специализированность бактериофагов и необходимость точной диагностики
заболевания представляет собой серьезную сложность для внедрения. Между
индивидуальным подбором фагов и стремлением промышленных производителей
объять необъятное, стараясь сделать препарат, работающий в масштабах
страны, есть некое достижимое среднее, которое может находиться где-то
на региональном уровне. Предпосылки для такого компромисса в создании
фагопрепаратов есть: где-то с середины 2000-х годов началась тенденция
к укрупнению бактериологических лабораторий в стационарах. Если раньше
такая лаборатория была при каждом из них, то сейчас они находятся на
областном и краевом уровне. Это учреждения, в которых, по идее, должны
аккумулироваться большие средства, которые должны быть оборудованы
современной аппаратурой, в которых должны работать квалифицированные
специалисты. Всё это способно свести к минимуму время, требуемое на то,
чтобы диагностировать, чем человек заразился. Это необходимо и для
грамотного применения антибиотикотерапии.
Существует также проблема сертификации. Для лекарств есть стройная
процедура, которая в том числе подразумевает и точное описание
фармакокинетики –того, за какое время препарат выводится из организма,
как он циркулирует в кровотоке и т.д. Но если вирус находит свой
микроб, он его заражает и размножается, то есть лекарства становится
больше, чем принято, что есть это не укладывается в рамки современной
фармакокинетики, и под это надо начинать огромную бюрократическую
процедуру, на что, разумеется, идут неохотно. Пока что бактериофаги на
Западе сертифицированы как добавка в пищевой промышленности, то есть
можно ей, например, обрабатывать колбасу, чтобы на ней не
образовывалась слизь, которая формируется из бактерий листерий.
Тем не менее, я считаю, что применение бактериофагов в дополнение к
существующим медицинским процедурам и лекарствам – это очень
перспективно.
