Микроб против антибиотика: как возникает устойчивость и как ее одолеть

В глобальной битве против устойчивости к антибиотикам, где с одной стороны - фармгиганты и правительства, рядовые врачи и пациенты, а с другой - кишечная палочка, микобактерия и холерный вибрион, пока никто не вышел победителем, и еще неизвестно, на чьей стороне перевес.

Всего через 60 с лишним лет после Нобелевской премии по медицине, которую первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг разделил с коллегами Говардом Флори и Эрнстом Чейном, глава Всемирной организации здравоохранения Маргарет Чан заявила, что мир может быть "на пороге пост-антибиотиковой эры".

Причина того, что всего спустя какие-то полвека с начала промышленного производства пенициллина человечество оказалось перед угрозой, словами Чан, "конца современной медицины, какой мы ее знаем", очень проста: микроорганизмы, как и люди, тоже очень-очень хотят жить.

Поэтому в глобальной битве против устойчивости к антибиотикам, где с одной стороны — фармгиганты и правительства, рядовые врачи и пациенты, а с другой — кишечная палочка, микобактерия и холерный вибрион, пока никто не вышел победителем, и еще неизвестно, на чьей стороне перевес.
Неизбежная гонка

"К сожалению, устойчивость к антибиотикам у бактерий — это неизбежный феномен, он возникает ровно потому, что, как любой живой организм, бактерия воспринимает антибиотик как что-то чужеродное, и задача ее — выжить", — объясняет руководитель научно-методического центра по мониторингу антибиотикорезистентности Росздравнадзора, президент Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии (МАКМАХ) Роман Козлов.

Бактерии и грибы мутируют гораздо чаще клеток человека, поэтому они довольно быстро учатся защищаться от опасных препаратов. Кроме того, некоторые виды бактерий умеют "обмениваться опытом" с родственниками, то есть в прямом смысле меняться генетическим материалом и таким образом приобретать полезную с эволюционной точки зрения устойчивость.

Получается, что человек и возбудитель заболевания соревнуются — кто быстрее отреагирует на очередное "достижение" другого. К счастью для нас, не все зловредные микроорганизмы в этой гонке преуспевают — поэтому даже спустя 85 лет и наличие десятков препаратов открытие Флеминга все еще остается актуальным.

"Есть некоторые бактерии, например, возбудители воспаления горла — тонзиллита, фарингита, которые никогда не вырабатывают устойчивость к пенициллину. Есть возбудитель сифилиса, который до сих пор чувствителен к тому же самому пенициллину. Почему — это вопрос очень сложный, на который, честно говоря, ученые ответить не могут. С моей точки зрения, если удастся разгадать этот феномен, может быть, это поможет нам бороться с антибиотикорезистентностью", — сказал Козлов.

Заведующий отделом генетических основ биотехнологии Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН Валерий Даниленко отмечает, что настоящий всплеск распространения генов устойчивости к антибиотикам у возбудителей заболеваний пришелся уже на 70-е годы, притом что массовое производство антибиотиков началось лишь в начале 1940-х годов.

"Был вопрос: откуда они взялись? Затем выяснилось, что они присутствовали у бактерий задолго до эры применения антибиотиков, выполняя другие функции. Применение антибиотиков лишь усилило их распространение, заставило их объединиться в новые комбинации", — пояснил Даниленко.

Основной причиной того, что устойчивость к антибиотикам из неизбежной неприятности превратилась в глобальную проблему, является их бесконтрольное использование, будь то продажа в аптеках без рецепта или использование в сельском хозяйстве и ветеринарии. Например, по некоторым оценкам, в США до 80% всех антибиотиков даются не людям, а животным, причем часто абсолютно здоровым — просто для того, чтобы они росли быстрее.
Кругом супербактерии

Еще несколько лет назад СМИ всего мира пугали население зловещей аббревиатурой NDM-1 — этот ген якобы превращал обычную бактерию в "супермикроб", устойчивый почти ко всем антибиотикам. Микроорганизмы с этим "супероружием" находили то тут, то там, но, как это часто бывает, со временем внимание журналистов переключилось на другие, не менее впечатляющие заголовки.

Между тем, считает Козлов, единственная причина, по которой NDM-1 получил свою "минуту славы", состоит в нетривиальном выборе названия — буквы ND в аббревиатуре отсылают к индийскому городу Нью-Дели. Фактически, объясняет Козлов, NDM-1 — это просто один из механизмов устойчивости, который "действительно делает некоторые бактерии устойчивыми почти ко всем антибиотикам, кроме двух — а в России есть только один из этих двух, к сожалению".

"Но проблема заключается в том, что таких механизмов очень много — здесь фактически шумиха возникла только из-за названия, когда правительство Индии выступило с требованием к ученым переименовать NDM-1, потому что название связывает его с Индией. Таких механизмов описывается очень много — здесь дело в том, что Индия почти два года не признавала наличие этой проблемы (устойчивые к антибиотикам микроорганизмы) в стране", — говорит эксперт.

Даже оставшись без всеобщего внимания, микробы, несущие эти гены, успешно добрались почти во все страны мира, в том числе и в России.

"Это действительно проблематичный микроорганизм, но в любом случае чего-то сверхординарного по сравнению с другими механизмами устойчивости нет. Просто здесь само название привело к достаточно серьезному освещению в СМИ, что в целом хорошо для нас, потому что это дополнительно привлекло внимание к проблеме, которая действительно является сверхактуальной", — сказал Козлов.
Человек против туберкулеза

Вообще-то в поисках супербактерии, которая угрожает окончательно и бесповоротно побороть человечество на медицинском фронте, далеко ходить не надо — всегда есть туберкулез. Как отмечалось в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Genetics, в некоторых регионах Восточной Европы множественная лекарственная устойчивость — сразу к нескольким группам антибиотиков — зафиксирована уже почти в 50% случаев, а отдельные штаммы, встречающиеся в Индии и Ираке, практически неизлечимы.

Даниленко отмечает, что ситуация с проблемой распространения штаммов возбудителей туберкулеза за последнее время "к сожалению, ухудшается во всем мире, особенно в России из-за неправильного использования антибиотиков".

"Усилиями американских и российских ученых сформирован и начал работу Международный консорциум по изучению механизмов устойчивости к антибиотикам возбудителя туберкулеза. Кроме России и США, в этот консорциум вошли большинство заинтересованных в решении этой проблемы стран: Китай, Тайвань, ЮАР, Швеция и другие страны", — сказал Даниленко.

Везде этой проблемой занимаются ведущие центры и лаборатории, в том числе и с российской стороны — Институт медицинской химии ФМБА, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Институт туберкулеза РАМН, Институт пульмонологии Минздрава РФ, а также институт, который представляет Даниленко.
Ученые на передовой

Проблемой устойчивости к антибиотикам во всем мире занимаются действительно передовые научные центры, но дело это непростое. Игра в "салочки" с микробами — ты им новый антибиотик, они тебе через какое-то время устойчивость — обходится недешево: по данным Козлова, разработка нового антибиотика сегодня стоит от 800 миллионов до 1 миллиарда долларов, и уходит на это обычно 8-10 лет.

"Поэтому многие и говорят о том, что полностью решить проблему только разработкой новых препаратов невозможно, это действительно абсолютно так", — говорит Козлов.

"Зайти в обход" ученые пытаются по нескольким направлениям. Например, в НИИ антимикробной химиотерапии Смоленской государственной медицинской академии, где работает Козлов, ученые занимаются разработкой подходов по замедлению выработки устойчивости — в конце концов, если обогнать соперника не получается, можно поставить ему подножку.

"Полностью решить проблему антибиотикорезистентности, скорее всего, практически невозможно, но замедлить (ее формирование) — это действительно путь реальный", — считает эксперт.

Есть и более экзотические варианты — например, лауреат Нобелевской премии по химии Сидней Олтмен считает, что антибиотики будущего будут напрямую "выключать" генетические процессы в клетках болезнетворных микроорганизмов, и вопроса устойчивости к ним просто не возникнет.

"Может быть, новые идеи, в том числе об отключении генов болезнетворности бактерий или вызове запрограммированной в геноме бактерии гибели патогена, позволят человечеству выйти из существующей патовой ситуации… Ученые мира работают по многим новым направлениям, это и есть тот случай, когда фундаментальные исследования могут принести неожиданные, но нужные результаты", — говорит Даниленко.