Читати книгу - "Мікроби гарні та не дуже. Здоров’я і виживання у світі бактерій"

загрозу біотероризму. Він одночасно виявляв присутність вісімнадцяти різних смертоносних мікробів та вірусів, серед яких одинадцять різновидів бактерій, від Bacillus anthracis (сибірської виразки) до Yersinia pestis (чуми), за шість годин. Цей мікрочип відзначав присутність гена 16S рРНК кожної бактерії-мішені (видоспецифічної ознаки, яку мікробіологи використовують для сортування змішаних зразків невідомих бактерій; див. частину II). «Для 2002 року це вражало, – каже фахівець із біоінформатики Ліверморської лабораторії Том Слезак. – Але сьогодні ми знаємо, що на більше аналізи 16S рРНК не здатні. У деяких випадках вони навіть не здатні достовірно ідентифікувати види». Ще більшим бар’єром для клінічного використання такого мікрочипа, додає він, була його висока вартість – кожен сеанс коштував кількасот доларів. Однак цей прототип залишається доволі важливим: вартість ДНК-мікрочипів із кожним роком падає, тоді як уже виявлено кращі генетичні мішені, що чекають запровадження в технології наступного покоління.

Друга спроба створити щось на кшталт MyCrobe Данна відбулася в Університеті медицини та стоматології Нью-Джерсі в 2004 році з метою виявити найбільш стійких до лікарських засобів та смертоносних штамів стафілококу. Цей пристрій виявляв присутність у зразку пацієнта шести бактеріальних генів. Перші три підтверджували присутність Staphylococcus aureus, а інші вказували на стійкість до метициліну, ванкоміцину та присутність лейкоцидину Пантона – Валентайна. Менш ніж за три години цей аналіз видавав результат у вигляді низки різнокольорових вогників. Проблема полягала в тому, що блимання цих вогників не говорило дослідникам, де саме містяться гени резистентності, які вони виявляють: усередині Staphylococcus aureus чи якоїсь «сторонньої» бактерії, теж присутньої в зразку. Гени резистентності до метициліну, наприклад, можуть виявлятися в шкірному мікробові Staphylococcus epidermidis, а резистентність до ванкоміцину поширена у внутрішньолікарняних штамів кишкової бактерії ентерококу.

2005 року біотехнологічна компанія з Сан-Дієго GeneOhm почала тестувати пристрій для діагностики на МРЗС другого покоління з елегантним розв’язанням проблеми «який ген у якому мікробові». Її двогодинний аналіз на МРЗС роблять два зчеплені генетичні зонди, один із яких націлений на ділянку ДНК, пов’язану зі стійкістю до метициліну, а другий – на видоспецифічний ген Staphylococcus aureus. Оскільки далеко такий двобічний зонд не дістає, для позитивного результату він мусить знайти обидві мішені на одній хромосомі (тобто в одному мікробові). Після успішних клінічних випробувань цей пристрій виглядав доволі перспективним для схвалення Управлінням з контролю за якістю продуктів харчування та медикаментів у 2007 році.

«Я вірю, що ми зараз стоїмо на порозі прориву в діагностиці, – каже Данн із компанії Pfizer, – у результаті якого може бути знайдено препарати, специфічні не лише для якогось виду, але й для штаму, а то й конкретного організму. Ідея про знищення всіх “хороших” стрептококів у горлі пацієнта під час намагання позбутися лише Streptococcus pyogenes піде в минуле».

Препарати з вимикачами

Тим часом можуть існувати способи дозволити лікарям використовувати їхні антибіотики широкого спектра, хоча б частково зменшивши шкоду цих препаратів. Фінська фармацевтична компанія Ipsat розробила спеціальний фермент «кишкового захисту», що руйнує залишки антибіотиків, перш ніж жовчний міхур виділить їх у товстий кишечник, де мешкає переважна більшість наших природних бактерій. Попередні випробування на тваринах і пацієнтах показують, що цей фермент-деактиватор не знижує ефективності препаратів там, де вони необхідні (у тканинах тіла), але безумовно запобігає звичному збуренню кишкової мікрофлори та виробленню стійкості до лікарських засобів. Наразі ця компанія має ферменти-деактиватори для пеніцилінів, широкого спектра цефалоспоринів та карбапенемів, на які припадає ледь не половина всіх антибіотиків, що їх призначають лікарі. Однак ці ферменти працюють лише з антибіотиками, які вводяться шляхом ін’єкцій або крапельниці, – а це ідеально для пацієнтів лікарні, але не дуже підходить тим, хто приймає прописані ліки через рот.

Для пероральних антибіотиків, що всмоктуються через шлунково-кишковий тракт, завдання прямо протилежне: вони мусять залишатися неактивними, допоки не всмокчуться. Препарати, здатні виконати цей трюк, відомі як «проліки», і серед них – такі знайомі приклади неантибіотиків, як леводопа (лікарський засіб від хвороби Паркінсона, що починає діяти лише після потрапляння до головного мозку) та хіміотерапії від раку, що стають токсичними лише після потрапляння до пухлин. Одні з перших проліків-антибіотиків з’явились на початку 1990-х років, коли біохіміки почали займатися потужними новими препаратами цефалоспорину з метою покращити їх усмоктування, щоб їх можна було приймати у формі пігулок, а не ін’єкцій. Хіміки виявили, що можуть значно поліпшити всмоктування шляхом прикріплення до ділянки більшої молекули цефалоспорину маленької сполуки (ефіру). Подальша робота принесла ефіри, що зручним чином відпадають знову, як тільки препарат потрапляє до кишкової тканини, аби не заважати його дії.

Випадковим побічним результатом стала поява групи препаратів, що не викликають кишкового розладу, тобто різновиду діареї, який провокують антибіотики, коли знищують наші травні бактерії. Виявилося, що деякі проліки-антибіотики мають додаткову перевагу виведення переважно з сечею, а не кишковою жовчю, тому вони оминають кишковий тракт на шляху назовні, як і на шляху всередину. Більша концентрація в сечі також поліпшує їхню ефективність проти інфекцій сечовивідних шляхів.

У Європі, де проліки-антибіотики набули популярності, дослідження підтвердили, що проліки півмецилінам та бакампіцилін мають незначний вплив на резидентні бактерії рота, горла й травного тракту. Півмецилінам є особливо популярним у Швеції, Данії та Норвегії, де його обирають для лікування інфекцій сечовивідних шляхів насамперед завдяки низькому рівню стійкості до нього як до лікарського засобу (що є загальносвітовою проблемою серед жінок, уражених хронічними інфекціями). Однак у Сполучених Штатах проліки-антибіотики поки не представлені і чули про них зовсім небагато лікарів.

Заглушення стійкості

Хоча мінімізація супутньої шкоди антибіотика може сповільнити подальший розвиток стійкості до лікарських засобів, вона не обов’язково розвертає у зворотному напрямку ті небезпечні рівні, які вже ми бачимо сьогодні. Минулих сподівань, що, коли гени резистентності більше не будуть потрібні, бактерії їх позбудуться, уже немає. Ми тепер знаємо, що стійкі до лікарських засобів бактерії можуть доволі добре конкурувати зі своїми нестійкими родичами навіть в організмах людей, що не торкалися антибіотиків місяцями або й роками.

Хоча наївно сподіватися, що колись ми зможемо повернути ті незначні рівні стійкості, що спостерігались до появи пеніциліну, одного дня в нас, можливо, з’являться технології для вибіркового подолання стійкості бактерій ген за геном, інфекція за інфекцією. Один із перспективних шляхів досліджень охоплює плазмідні «блювотні» – хімічні речовини та інші засоби, що спонукають бактерії вивергати з себе ці кружальця змінної ДНК, які часто бувають під зав’язку набиті генами резистентності. Перші спроби позбавити стійкі до багатьох лікарських засобів бактерії їхніх плазмід датуються ще 1970-ми роками, коли мікробіологи тільки починали усвідомлювати, щó ці «фактори резистентності» собою являють. Дослідники виявили, що в лабораторії вони іноді можуть позбавити колонію бактерій її стійкості до лікарських засобів, впливаючи на неї шкідливими хімікатами, такими як акридинові барвники, їдкі детергенти або канцерогенний бромистий етидій.

У той час такі токсичні хімікати здавалися геть неприйнятними для лікування пацієнтів. Але серйозні побічні ефекти деяких нинішніх антибіотиків останньої надії підказали вченим дати згубним для плазмід хімікатам другий шанс. Наприклад, випадкові епілептичні напади, спричинювані антибіотиком іміпенемом, сьогодні вважаються «прийнятним» побічним ефектом у процесі лікування ванкоміцин-резистентного ентерококу або стійких до багатьох лікарських засобів синьогнійної палички та