2014-05-07

Бактеріофаги

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Бактеріофаги

Стандартна терапія практично при будь-якій бактеріальній інфекції - антибіотики, тобто хімічні отрути для бактерій. Всім відомо, що антибіотики мають серйозні недоліки: разом з патогенними мікроорганізмами вони вбивають корисну мікрофлору і мають побічні ефекти на різні органи. Додаткова незручність полягає в необхідності суворо дотримуватися схеми прийому. Якщо приймати ліки нерегулярно або припинити прийом занадто рано, то можна мимоволі виробити у «свого» мікроба стійкість до антибіотика. Ідеальний антибактеріальний засіб має діяти тільки на певний патогенний організм (той, який викликає хворобу), не мати побічних ефектів і не вимагати суворого дотримання схеми прийому. Найдивовижніше, що такі засоби давно відомі вченим. Це бактеріофаги - віруси, які уражають бактерії.

Ще в 1896 році британський бактеріолог Ернест Ханкін (Ernest Hanbury Hankin, 1865-1939) повідомив, що води річок Ганг і Джамна в Індії мають значну антибактеріальну активність, яка зберігається після проходження через порцелянові фільтри з порами дуже малого розміру, але усувається при кип'ятінні. Ханкін припустив, що якась субстанція в цій воді відповідальна за попередження розповсюдження епідемій холери, які можуть бути викликані вживанням води з цих річок.

У 1915 році британський бактеріолог Фредерік Творт (Frederick William Twort, 1877-1950) виявив віруси, які знищували бактерій. А у вересні 1917 року вчений з Інституту Пастера (Institut Pasteur) Фелікс Д'Ерель (F?lix Hubert d'H?relle, 1873-1949) представив Французькій академії наук (Acad?mie des Sciences) доповідь, в якій повідомив про те, що виявив «невидимого мікроба », який вражає дизентерійну паличку. Вчений назвав своє дітище «бактеріофагом», тобто «пожирачем бактерій». Незабаром після цього Д'Ерель описав випадок успішного лікування дизентерії за допомогою свого «пожирача». Мікробіологія тоді була в моді і переживала свій «золотий вік», ідея терапевтичного застосування бактеріофагів була очевидна. 

Вивченням бактеріофагів одночасно з дослідниками з Інституту Пастера займався і грузинський мікробіолог Георгій Еліава. У 1920-ті роки в Тбілісі він відкрив інститут, який зайнявся дослідженнями бактеріофагів з метою їх терапевтичного застосування і став світовим лідером в цій області. У 1940-і роки фармацевтична компанія Eli Lilly займалася комерціалізацією терапії бактеріофагами в США, однак бізнесмени і лікарі втратили до неї інтерес після розповсюдження антибіотиків.

Уявіть собі, що для знищення групи терористів випалюють ціле селище разом з мирними жителями. Приблизно так само діють і антибіотики. Їх можна порівняти зі зброєю масового знищення - без розбору знищують все: чужих, своїх, культурні цінності, звіряток в лісі... Антибіотики вбивають патогенні бактерії, а заодно корисну мікрофлору кишечника і слизових оболонок, забезпечуючи тим самим вигідні умови існування для нових патогенних мікроорганізмів. Більшість антибіотиків має побічні ефекти: від їх застосування страждають нирки, печінка, внутрішнє вухо та інші органи. Крім того, глобалізація і широке застосування антибіотиків призвели до того, що поширилися штами бактерій, стійкі до антибіотиків. Розумні терористи навчилися переховуватися від антитерористичних операцій, поки випалюють селище з «мирними» жителями.

Бактеріофаги, які вигідно відрізняються від антибіотиків, можна порівняти з групою снайперів, які знають кожного терориста в обличчя і прицільно «відстрілюють» тільки їх. Бактеріофаги вузько специфічні: кожен штам вражає тільки кілька штамів бактерій. Для всіх інших бактерій і для багатоклітинних організмів бактеріофаги нешкідливі. Вони розмножуються в клітинах «жертви», тому досить ввести бактеріофага в організм один раз замість регулярного прийому за схемою, як з антибіотиками. Коли всі бактерії даного патогенного штаму будуть знищені, бактеріофагам буде ніде розмножуватися і вони «вимруть».

Очевидні достоїнства бактеріофагів, з точки зору фармацевтичного бізнесу та клінічної практики, виявилися їх недоліками. Вузька специфічність бактеріофагів вимагає, щоб збудник хвороби був точно відомий: тільки тоді можна вибрати «ефективного» бактеріофага. Значить, до початку терапії необхідно ідентифікувати патогенний мікроб: витратити час, лабораторні матеріали, людино-години мікробіолога. Виходить занадто багато мороки для дільничного терапевта, до якого прийшов пацієнт зі звичайною ангіною. Антибіотики набагато зручніші: швидше за все виписаний навмання антибіотик вб'є збудника хвороби. Якщо раптом не вб'є, можна виписати другий, третій.

Крім того, висока специфічність має на увазі наявність величезного «арсеналу» бактеріофагів - приблизно такого ж різноманітного, як «зоопарк» патогенних мікробів. На практиці застосовують «коктейлі», що містять різних бактеріофагів. А для «антибіотикотерапії» майже для будь-якої бактеріальної інфекції може підійти як не один, то другий антибіотик з сільської аптеки. Бактеріофаги - майже живі організми, їх не можна «синтезувати» тоннами в хімічному реакторі, можна лише «розводити» у лабораторії. Крім того, бактеріофаги відносяться до вірусів: саме це слово часто лякає пацієнта. Для фармацевтичних компаній в роботі з бактеріофагами є свої складнощі: віруси - об'єкти на кордоні живого і неживого, немає чіткої законодавчої бази для їх патентування та реєстрації в якості ліків.

Тому бактеріофаги були цікаві вченим на Заході, які орієнтуються на потенційне застосування своїх результатів, лише до тих пір, поки не відкрили антибіотики. Широке поширення хімічних антибіотиків відвернуло увагу від кращого, але менш «зручного» класу засобів. Досі в жодній країні Заходу не дозволене застосування бактеріофагів як ліків. При цьому вчені продовжували активно вивчати бактеріофагів і використовувати як зручну модель для фундаментальних досліджень в молекулярній генетиці.

У СРСР науку фінансували без огляду на негайний прибуток, тому тут терапії бактеріофагами пощастило більше: дослідження в Інституті бактеріофагії, мікробіології і вірусології ім. Еліави АН Грузії і в інших центрах тривали, а в 1940-і роки ця терапія широко застосовувалася, зокрема, в Червоній Армії. Публікації про успіхи терапії бактеріофагами виходили російською і грузинською мовами і були недоступні для наукового світу за «залізною завісою». Якщо щось і ставало відомим, то залишалося без уваги, оскільки репутація радянської біології була сильно підмочена за часів офіційного невизнання генетики і клітинної теорії - фундаментальних загальнобіологічних вчень. Однак і в СРСР антибіотики витісняли бактеріофагів.

В останні роки ситуація в світі стала змінюватися. Все більше даних про шкоду антибіотиків; все більше штамів, які стійкі до багатьох антибіотиків; все більш «вибагливі» і спроможні пацієнти: не хочуть дешевої і доступної терапії і віддають перевагу нешкідливій і ефективній. У наші дні слово «хіміотерапія» лякає громадськість вже більше, ніж слово «вірус».

З іншого боку, прогрес в молекулярній біології та біотехнології спростив маніпуляції з бактеріофагами і їх «розведенням», а кінець холодної війни зробив досягнення радянських вчених (особливо грузинських) доступними для західних колег. При звичайних випадках інфекцій немає сенсу «возитися» з бактеріофаговою терапією - працює і стандартна терапія антибіотиками. Проте все частіше зустрічаються інфекції, викликані штамами, які стійкі до антибіотиків. У таких випадках бактеріофаги виявляються єдиним ефективним засобом.

У 2006 році Управління з контролю за продуктами і ліками США (FDA) визнало бактеріофаги безпечними в якості добавки, яка запобігає розмноженню небажаних бактерій на сирах, а в 2007 році їх визнали і для інших продуктів, так що зараз бактеріофаги служать нешкідливим консервантом.

Найближчим часом очікуються і більш серйозні застосування бактеріофагів: італійські вчені Розанна Каппареллі (Rosanna Capparelli), Маріанна Парлато (Marianna Parlato), Джорджа Боррьєлло (Giorgia Borriello) та їх колеги з Неаполітанського університету ім. Федеріко II (Universit? degli Studi di Napoli Federico II) відкрили бактеріофаг, названий ними MSa, який знищує штами стафілокока, стійкі до антибіотика метициліну - головної зброї в боротьбі зі стафілококовою інфекцією. Золотистий стафілокок вражає багато органів і системи та може приводити до смерті за відсутності ефективного лікування. В даний час від 40% до 60% випадків інфекцій викликані штамами, які стійкі до метициліну. Саме в таких випадках терапія бактеріофагами може бути незамінною. Поки отримані обнадійливі результати на лабораторних мишах: MSa запобігає смерті і повністю знищує бактерії золотистого стафілокока в організмі.

Сіднейська компанія Special Phage Holdings розробила метод лікування за допомогою бактеріофагів інфекцій, викликаних бактеріями, стійкими до багатьох антибіотиків (так звані multidrug resistant), які є головною проблемою в сучасній терапії інфекційних хвороб. Методика успішно проходить клінічні випробування. І компанія розраховує першою захопити новий сектор фармацевтичного ринку в Австралії.

Крім застосування бактеріофагів просто як «вбивць» бактерій, розглядаються й інші варіанти. Так, нещодавно було запропоновано використовувати бактеріофаги в ролі троянського коня. Ученим давно відомо, що бактеріофаги (як і всі віруси) мають спеціальні молекулярні механізми для введення в клітину-жертву своєї генетичної інформації (носій - ланцюжок ДНК або РНК). Тепер вчені додумалися використовувати цей механізм для введення в бактеріальні клітини традиційного антибіотика. Такі «наноін'єкції» забезпечують ефективну доставку антибіотика саме всередину бактерії-збудника хвороби, а не по всьому організму, як це відбувається при звичайному введенні.

Щоб оцінити переваги та можливості терапії за допомогою бактеріофагів, несправедливо відкинутої більшістю вчених, знадобилося чимало часу. Але сьогодні забутий метод переживає друге народження і має всі шанси стати вельми ефективною зброєю у боротьбі з ворожим для людини мікросвітом.

За матеріалами vokrugsveta.ru.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus