Охота на «хорошие» вирусы в борьбе с устойчивыми к лекарствам инфекциями
Более десяти лет Бенджамин Чан из Йельского университета ищет по всему миру — от деревень в Африке к югу от Сахары до очистных сооружений в Нью-Хейвене — бактериофаги (фаги). Это вирусы, поражающие бактерии, и они рассматриваются как важный инструмент в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам (УПП), глобальной угрозой для общественного здравоохранения.
Что такое бактериофаги и почему они важны?
Бактериофаги — это вирусы бактерий, самые многочисленные реплицирующиеся объекты на планете. Они высокоспецифичны: заражают только определённые виды или штаммы бактерий. После прикрепления к бактерии фаг вводит свою ДНК, что приводит к остановке метаболизма бактерии, производству новых копий фага и её разрушению.
Фаги важны по двум причинам:
- Разработка новых антибиотиков замедлилась, а уровень устойчивости к ним растёт.
- Фаги представляют собой совершенно новый класс антибактериальных средств с иным механизмом действия.
- Они превосходят бактерии по численности примерно в 10 раз, поэтому всегда можно найти новые фаги, если бактерии выработают устойчивость.
Почему устойчивость к противомикробным препаратам стала глобальной угрозой?
К причинам относятся:
- Свободное или нецелевое использование антибиотиков.
- Незавершённые курсы лечения.
- Попадание антибиотиков в водоёмы.
Это привело к появлению устойчивых бактерий. Согласно одному отчёту, к 2050 году УПП может стать причиной 10 миллионов дополнительных смертей ежегодно — больше, чем от ВИЧ/СПИД.
Проблема острее в странах с низким и средним уровнем дохода из-за высокой плотности населения, недостаточной очистки воды и ограниченных медицинских ресурсов. Однако со временем эта угроза затронет и богатые страны.
Где и как ищут новые фаги?
Поиск сосредоточен в регионах, уже сталкивающихся с УПП, например, в Африке к югу от Сахары, где есть высокие биологические ресурсы и проблемы с водной инфраструктурой. Работа ведётся в сотрудничестве с местными учёными и НКО (например, Phages for Global Health) в рамках «гражданской науки».
Процесс поиска:
- Сбор образцов (часто из сточных вод).
- Фильтрация для удаления твёрдых частиц и бактерий.
- Нанесение фильтрата на «газон» целевых бактерий.
- Если появляется чистая зона (бляшка) — значит, там есть фаг, убивающий бактерии.
Что происходит после обнаружения перспективного фага?
- Характеризация: генетическое секвенирование для проверки на отсутствие генов токсинов или устойчивости к антибиотикам.
- Определение рецептора: выяснение, к какой молекуле на поверхности бактерии прикрепляется фаг. Группа Чана фокусируется на фагах, которые используют факторы вирулентности (то, что делает бактерию болезнетворной) в качестве точек связывания.
Философия подхода: Использовать фаг, который убивает только те бактерии, у которых есть этот фактор вирулентности. Если бактерия эволюционирует и станет устойчивой к фагу, она, скорее всего, потеряет этот фактор и перестанет быть патогенной или вновь станет чувствительной к антибиотикам. Таким образом, эволюция сопротивления фагу становится преимуществом.
Работа в Нью-Хейвене и клинические успехи
Чан и его команда также сотрудничают с местным Управлением по контролю за загрязнением вод (Greater New Haven Water Pollution Control Authority), собирая образцы сточных вод.
Один из обнаруженных фагов нацелен на MRSA (метициллин-резистентный Staphylococcus aureus). Его ключевой эффект: он либо убивает MRSA, либо, если бактерия становится устойчивой к фагу, она вновь обретает чувствительность к пенициллинам. То есть фаг обращает вспять устойчивость к антибиотикам.
Этот фаг показал многообещающие результаты в рамках исследований по сострадательному применению:
- Лечение инфекций протезированных суставов в Йельском госпитале Нью-Хейвена.
- Спасение конечностей, которым грозила ампутация.
- Улучшение функции лёгких у пациентов с муковисцидозом.
- Излечение опасных для жизни инфекций, вызванных полирезистентными бактериями.
Роль Центра фаговой биологии и терапии Йельского университета
Центр занимается полным циклом работы:
- Открытие и изучение: изоляция и характеристика новых фагов для науки и терапии.
- Клинические исследования: проведение испытаний по сострадательному применению.
- Трансляционные исследования: тестирование фагов в различных средах (физиологический раствор, инъекции, небулайзеры).
Это позволяет осуществлять «от лабораторной скамьи до постели больного» исследования, что особенно ценно, когда образец из окружающей среды в итоге помогает спасти чью-то жизнь.