Джессика Сакс - Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий.
Предостережение Белла и Гуйона вызвало ошеломление, а затем возмущенную реакцию со стороны множества старателей, работающих на новом фармацевтическом поле антимикробных пептидов. Первым, кто ответил на эту статью в научной прессе, был сам Заслофф, который отверг возможность выработки устойчивости к АМП как “невероятную” и назвал логику Белла и Гуйона “принципиально ошибочной”. Он доказывал, что в распоряжении бактерий были миллионы лет на выработку устойчивости к этим веществам, но этого так и не случилось. Бросая Беллу личный вызов, Заслофф писал, что тот может попробовать использовать пексиганан, один из особенно широко испытываемых магайнинов, воздействуя на каких угодно микробов в какой угодно концентрации в течение какого угодно времени. “Готов спорить, что этот пептид не вызовет появления устойчивости”, — сказал он репортерам. Белл принял этот вызов, и оба ученых согласились опубликовать результаты этой работы в совместной статье.
Из двадцати четырех бактериальных культур, которые выращивались в лаборатории Белла под влиянием пексиганана, двадцать две выработали устойчивость к этому препарату. Как же удалось специалисту по эволюционной биологии добиться выработки устойчивости, которую не смогли выявить микробиологи, такие как Заслофф? Белл и один из его студентов-младшекурсников, Габриэль Перрон, воспользовались проверенным методом отбора и выведения устойчивых организмов. Они начали с того, что стали выращивать свои бактериальные штаммы (двенадцать разновидностей кишечной палочки и двенадцать синегнойной палочки) в бульоне, в который была добавлена чрезвычайно низкая доза пексиганана, что, по сути, гарантировало выживание хотя бы нескольких клеток. Каждое утро Перрону приходилось выделять выжившие клетки и переносить их в новую пробирку. При этом доза пексиганана каждые несколько дней повышалась вдвое. Это давало немногим выжившим мутантам время для накопления дополнительных мутаций, которые могли усилить их устойчивость. Этот процесс, хотя его осуществление в лабораторных условиях и требует немалого труда, чем-то похож на то, что может происходить с бактерией, когда она распространяется и размножается в организмах или какой-либо другой среде, где присутствует антибиотик одной из существующих разновидностей.
Будучи специалистом по эволюционной биологии, а не генетиком, Белл оставил другим выяснение того, какие конкретно мутации давали микробам, живущим в содержащей АМП среде, возможность выжить. Его дело было сделано: он доказал, что даже если бактерии и не вырабатывают устойчивости к антимикробным пептидам в природе, длительное применение этих веществ в больших концентрациях (то есть именно то, что происходит при лечении инфекций) принципиально меняет характер давления отбора и устойчивость может вырабатываться. Что же касается Заслоффа, он принял этот результат с редким достоинством для человека, посвятившего почти двадцать лет работы антибиотикам, к которым, по его твердому убеждению, невозможно было выработать устойчивость.
“Если что-то может случиться в пробирке, весьма вероятно, что это может случиться и в реальной жизни”, — заявил он накануне публикации результатов исследования. Белл, в свою очередь, согласился с Заслоффом, что такие результаты не должны послужить поводом для отказа от изучения антимикробных пептидов, но должны стать предупреждением, требующим более осторожного подхода к десяткам препаратов, готовящихся к применению в медицине и ветеринарии. Помимо более строгих проверок на устойчивость, Белл и Заслофф убеждали ученых исследовать также возможность перекрестной устойчивости, то есть подробнейшим образом проверять, могут ли АМП различных организмов, например насекомых, рыб или лягушек, вызывать выработку устойчивости к АМП человека, а также домашних и сельскохозяйственных животных. Такая перекрестная устойчивость с давних пор создает трудности при использовании обычных антибиотиков, выделяемых даже такими дальними родственниками, как грибы и бактерии (представители двух совершенно разных царств живой природы).
Более безопасный и перспективный подход состоит, возможно, в том, чтобы повышать уровень собственных антимикробных пептидов в организме пациента. И Заслофф и Белл высказались в поддержку этого подхода, сопряженного с меньшей угрозой выработки устойчивости, потому что у нас в организме АМП используются в сочетании со многими другими защитными средствами, такими как антитела или противобактериальные ферменты. В ходе первого испытания на животных лекарства, использующего этот подход, исследователям из Швеции и Бангладеш удалось вылечить зараженных шигеллами кроликов с помощью бутирата натрия — соли одной из жирных кислот, в норме присутствующей в толстой кишке в следовых количествах. Сам по себе бутират лишен антибиотических свойств.
Однако он стимулирует выработку кишечником кателицидина — мощного антимикробного пептида, не дающего бактериям прикрепляться к нежным клеткам выстилки кишечника. В эксперименте с кроликами те из них, кто получал бутират, начали выздоравливать от бактериальной дизентерии в течение суток, в то время как состояние контрольной группы, получавшей плацебо, продолжало явственно ухудшаться.
В ходе другого исследования из той же области, связанного с клетками иммунной системы человека, Роберт Модлин из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установил, что витамин D усиливает выделение этими клетками дефензинов, а также их способность уничтожать возбудителей туберкулеза в клеточной культуре. Это открытие, возможно, объясняет пользу “лечения солнцем”, применявшегося в начале XX века в санаториях для туберкулезных больных, поскольку солнечный свет стимулирует естественную выработку витамина D нашей кожей. Кроме того, команда Модлина показала, что у людей африканского происхождения, отличающихся повышенной предрасположенностью к туберкулезу, сыворотка крови в меньших концентрациях содержит как витамин D, так и противомикробные пептиды — скорее всего потому что темная пигментация кожи предохраняет ее от воздействия солнечных лучей. Модлин уже перешел к клиническим испытаниям этого лабораторного открытия, которые должны показать, могут ли недорогие витаминные добавки повышать устойчивость к туберкулезу у представителей темнокожих народов. Значение данного открытия особенно велико в свете недавнего появления почти неизлечимых штаммов XDR ТВ, то есть крайне устойчивых к антибиотикам (eXtreme-Drug Resistant) возбудителей туберкулеза.
Тем временем, несмотря на недавно открывшуюся обратную сторону медали, интерес к разработке лекарственных препаратов на основе антимикробных пептидов охраняется. Если тревоги по поводу перекрестной устойчивости к человеческим АМП окажутся напрасными, такие препараты могут оказаться безопасными и существенно продлить золотой век антибиотиков. Но стодневный эксперимент Белла и Перрона напоминает нам, что все, что убивает бактерий, неизбежно способствует также выработке и распространению устойчивости. Принимая во внимание эту суровую реальность, кажутся безрассудством надежды на то, что даже самое осмотрительное использование существующих и быстрая разработка новых антибиотиков позволят добиться чего-нибудь большего, чем отсрочка очередного кризиса.
Как наивно бы это ни звучало во времена, когда о супер- микробах-убийцах трубит вся пресса, среди ученых растет единодушное убеждение, что пора перейти от эскалации войны с микробами к поиску мира в том мире, который был и останется миром бактерий. И это не какая-то отвлеченная философия: исследования, ведущиеся в этом направлении, уже начали приносить результаты.
Часть 6. Не убивать, а ослаблять, отвлекать и использовать
Населяющая наш организм биота составляет по сути, часть той среды, в которой мы живем. Нужно смириться с ее существованием. Однако это смирение не должно быть покорным и безропотным: с этой биотой можно не хуже, чем с остальной окружающей средой, совершать полезные манипуляции.
Микробиолог Теодор Роузбери (1962)
Разоружающие лекарства
Это был один из тех экспериментов, которые не доставляют удовольствия ни одному ученому: нужно было ввести бактерий под кожу мыши, чтобы вызвать у нее развитие отвратительного гнойника. Но цель преследовалась огромная — остановить одну из разновидностей разрушения тканей, отнявшую бессчетное число жизней, а также рук и ног, с тех пор как началось сосуществование людей и стафилококков в переменчивом режиме то мира, то войны. Причем остановить, не пытаясь убить этих скользких бактерий, но ослабив их военную мощь.
Осенью 2004 года Ричард Новик приблизился к достижению этой цели. До этого Новик, седоголовый ветеран микробных войн со скрипучим голосом, в течение двадцати лет возглавлял в Нью-Йоркском университете лабораторию, где изучали механизм печально известных превращений золотистого стафилококка из доктора Джекилла в мистера Хайда и обратно: сегодня это безобидный обитатель кожи или слизистой оболочки человека, а завтра он может неожиданно прорваться через все заграждения и вызвать смертоносное заражение крови или повреждения органов. В частности, Новику удалось выяснить, как у стафилококка включается набор из сотни с лишним генов, задействованных в запуске массового деления клеток, закупорки сосудов и выделения разрушающих органы токсинов.
