Открытия, которые изменили мир. Как 10 величайших открытий в медицине спасли миллионы жизней и изменили наше видение мира - Джон Кейжу

* * *

Хотя многие антибиотики были открыты после 1940-х — только в 1982–2002 гг. на рынке появилось 90 препаратов, — полезно помнить, что для них характерен один общий принцип: способность останавливать инфицирующий микроорганизм, не нанося при этом вреда клеткам пациента. Достигается это благодаря уязвимости, которой, как выяснилось, отличаются микроорганизмы, но не клетки человеческого тела. В соответствии с этим принципом антибиотики обычно попадают в одну из четырех категорий.

Антагонисты фолиевой кислоты — пронтозил и другие препараты этой группы не позволяют бактериям синтезировать фолиевую кислоту, которая им необходима, чтобы расти и размножаться.

Антибиотики — ингибиторы синтеза клеточной стенки — пенициллин и прочие препараты из этой группы не позволяют бактериям синтезировать компоненты клеточной стенки.

Антибиотики — ингибиторы белкового синтеза — стрептомицин, неомицин, тетрациклин и многие другие; их действие направлено на рибосомы (крошечные структуры внутри бактерий, которые отвечают за синтез белков).

Хинолоновые антибиотики — часто используются для лечения инфекций мочеполовой системы. Эти вещества блокируют ферменты, которые необходимы бактериям для воспроизводства их ДНК.

Как врачи выбирают конкретный антибиотик из множества имеющихся? Одним из ключевых остается вопрос о том, определены ли инфекционные агенты и известна ли их чувствительность к конкретному препарату. Другие факторы включают локализацию инфекции, состояние иммунной системы пациента, побочные эффекты и затраты. Но, пожалуй, первым и самым важным должен стать вопрос о том, следует ли вообще использовать антибиотик. Еще в 1946 г. Флеминг предупредил, что пенициллин неэффективен при лечении «рака, ревматоидного артрита… рассеянного склероза, болезни Паркинсона… псориаза и почти всех вирусных заболеваний, таких как черная оспа, корь, грипп и обычная простуда». Если что-то из этого списка кажется вам до смешного очевидным, обратите внимание, что Флеминг также добавил: «Это немногие из болезней, от которых страдает множество людей, за последние два года обратившихся ко мне за помощью из-за отчетов в прессе».

К сожалению, некорректное использование препаратов все еще омрачает историю десяти величайших открытий в медицине. Проблема связана с возникновением резистентности — способности бактерий адаптироваться, выживать и размножаться, несмотря на лечение антибиотиками. Это может происходить при неправильном использовании антибиотиков. Бактерии известны своей удивительной резистентностью — например, путем генетических мутаций, которые защищают их от воздействия лекарственного препарата, или производства ферментов, которые инактивируют его. Бактерии передают эти свойства новым поколениям и могут постепенно трансформироваться в «супербактерии», которые устойчивы ко многим антибиотикам и способны превращать излечимые заболевания в смертельные. И хотя не последнюю роль в формировании резистентности играют природные процессы, сегодня очевидно, что основным фактором становится легкомысленное некорректное использование антибиотиков человеком.

Злоупотребление и пренебрежение: старая как мир проблема приводит к новой опасности

Тревожные сигналы появились уже в 1950-е, когда на вручении Нобелевской премии Зельману Ваксману ведущий церемонии упомянул, что одно из осложнений, уже замеченное при лечении туберкулеза, — «развитие бактериальных штаммов, становящихся все более устойчивыми к стрептомицину…» Другие предостережения, касающиеся резистентности, появились в начале 1960-х, когда японские врачи сообщили об эпидемии дизентерии, которая приобрела устойчивость к стрептомицину, тетрациклину и хлорамфениколу. А в 1968 г. врачи рассказали о первой вспышке бактериальных инфекций, устойчивых к терапии метициллином и другими антибиотиками пенициллинового ряда. С тех пор эти бактерии — получившие название метициллин-резистентного золотистого стафилококка (МРЗС) — стали проблемой мирового масштаба.

Золотистый стафилококк — распространенный микроорганизм, который можно обнаружить на коже; обычно эти бактерии, попадая в порез или рану, вызывают местную инфекцию, легко поддающуюся терапии. Но при распространении возбудителя на внутренние органы стафилококковая инфекция может обернуться смертью, в особенности если антибиотики теряют свою эффективность. К сожалению, именно это и начало происходить в 1970-е, когда МРЗС стал появляться в больницах, убивая 20–25 % инфицированных больных. Хуже того, в последнее десятилетие МРЗС вышел за пределы тюрем и других закрытых коллективов. В недавней статье в New England Journal of Medicine рассказано о том, как появляющиеся штаммы МРЗС демонстрируют устойчивость к ванкомицину, другому важному антибиотику. Авторы подчеркнули, что проблема связана не только с неграмотным использованием антибиотиков. Ее усугубил «простой в производстве» новых средств. Они пришли к выводу, что «слаженная работа исследователей и находящихся в их ведении лабораторий, промышленности и государства играет ключевую роль в процессе борьбы человека с бактериями — и с глобальными последствиями».

Слово «простой» применительно к новым антибиотикам может показаться странным, учитывая, сколько их было произведено с 1940-х. Но, как оказывается, самые распространенные сегодня антибиотики открыты в 1950-е и 1960-е. С тех пор фармацевтические компании успели их откорректировать и создать новые химические вариации. Однако, как точно отметил один автор в недавнем выпуске Biochemical Pharmacology, «все так же важно находить новые классы антибиотиков, [поскольку] устойчивые к ним микроорганизмы встречаются все чаще. Если мы не будем вкладывать достаточно средств в открытие и разработку новых классов антибактериальных препаратов, мы легко можем вернуться в те времена, когда антибиотиков еще не было…»

Многие надеялись, что биотехнологии приведут к появлению революционно новых антибиотиков, но пока они обеспечили в лучшем случае небольшой прогресс. Поэтому другие исследователи предполагают, что нам, возможно, и правда придется вернуться в «доантибиотиковые» времена и обратить более пристальное внимание на мир природы и микроорганизмы, которые занимались созданием антибиотиков намного дольше (около полумиллиарда лет), чем человек.

Преодоление резистентности: поиск ответов в прошлом?

Две трети существующих сегодня антибиотиков происходят от бактерий стрептомицет. В связи с этим может возникнуть вопрос: имеет ли смысл продолжать исследовать «природные ресурсы» в поисках новых антибиотиков? Но пока мы увидели только верхушку айсберга.

Насколько же велик этот айсберг? В выпуске Archives of Microbiology за 2001 г. исследователи сделали ошеломляющее заявление. Они выяснили, что стрептомицеты, включающие 500 или более отдельных видов, возможно, способны производить не менее 294 300 разных антибиотиков. Если у вас возник вопрос, как группа одноклеточных организмов может быть настолько продуктивной, вспомните, какие генетические двигатели спрятаны внутри этих крошечных созданий. В 2002 г. другие исследователи объявили в публикации издания Nature, что им удалось раскодировать целую генетическую последовательность видов — представителей стрептомицетов, включающую примерно 7825 генов. Это было самое большое количество генов, обнаруженных у бактерий, и, что еще более удивительно, это примерно треть от количества генов, обнаруженных у человека. При таком изобилии, пожалуй, неудивительно, что эти микробы способны создавать так много различных антибиотиков.