Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий - Джессика Снайдер Сакс

Разумеется, плазмиды – не единственное хранилище генов устойчивости. Некоторые из таких генов, попадая в бактерию на плазмиде, тут же перескакивают в главную хромосому. Другие возникают в результате мутаций или встраиваются в хромосому вместе с ДНК бактериофагов (вирусов, которые заражают бактерий) или конъюгативных транспозонов (своего рода “перескакивающих генов”). Надежда во всех этих случаях прежде всего на один или несколько методов прямого выключения генов – на так называемые антисмысловые генетические технологии. Эти технологии предполагают искусственное создание фрагментов ДНК с обратной последовательностью, блокирующих работу соответствующих генов. Самым известным примером применения таких технологий был не имевший коммерческого успеха сорт помидоров “Флавр-Савр”, выведенный в начале девяностых. Специалисты по генной инженерии получили этот медленно созревающий сорт, введя в него антисмысловой ген, частично блокировавший синтез гормона созревания, что позволяло фермерам собирать уже зрелые (а значит, более ароматные) помидоры, не боясь, что они сгниют по дороге к покупателю39. Незначительно улучшенного аромата оказалось недостаточно, чтобы преодолеть недоверие покупателей к генетически модифицированному “Франкенфрукту”, но сам факт его получения был выдающейся демонстрацией возможности антисмысловых технологий.

Примерно в то же время, когда “Флавр-Савр” совершал свой непродолжительный дебют, команда Стюарта Ливи в Университете Тафтса начала работу над созданием антисмыслового гена, блокирующего работу гена устойчивости ко многим антибиотикам mar (multiple-antibiotic-resistance), обнаруженного у множества близкородственных болезнетворных микробов, в том числе сальмонелл (возбудителей пищевых отравлений), шигелл (возбудителей бактериальной дизентерии), чумных палочек (возбудителей чумы) и дюжины с лишним возбудителей внутрибольничных инфекций: энтерококков, цитробактеров, серраций и клебсиелл. Ген mar представляет собой своего рода центральный переключатель для целого набора генов устойчивости, делающих микробов невосприимчивыми к десяткам антибиотиков, от давних стандартных средств, таких как тетрациклин и ампициллин, до перспективных новых препаратов, таких как норфлоксацин. Ливи и его коллеги встроили полученный антисмысловой ген к гену mar в плазмиды и с помощью минутного повышения температуры до 42° C или электрического импульса побуждали клетки кишечной палочки поглощать такие плазмиды40. Этот метод, конечно, нельзя было использовать на практике для борьбы с болезнетворными микробами, но он открывал многообещающее новое направление исследований.

С тех пор как Ливи продемонстрировал саму подобную возможность, ряду других ученых удалось добиться аналогичных результатов, побуждая бактерий в пробирках поглощать антисмысловые последовательности, лишавшие их устойчивости к ванкомицину в одном эксперименте41 и к амикацину в другом42. (Амикацин – довольно токсичное средство, особенно часто применяемое при тяжелых формах внутрибольничных инфекций, устойчивых ко всему остальному.) Как и в случае с методами очистки от плазмид, конечный успех работ, ведущихся в этом направлении, целиком и полностью зависит от того, удастся ли найти практические способы заставить бактерий делать то, что от них требуется, в организме пациента. С другой стороны, обнадеживает то, что микробиологи в настоящее время исследуют сразу несколько возможных способов введения антисмысловых генов в бактериальные клетки. Например, такие гены можно упаковывать в бактериофагов, или заключать в маленькие жировые пузырьки, легко проходящие через клеточные стенки бактерий.

Хотя самый непосредственный источник устойчивости к антибиотикам – это их использование для профилактики и лечения человеческих заболеваний, все новые и новые данные подтверждают, что устойчивые бактерии и их опасные гены попадают в наш организм также с мясом, яйцами и через загрязненные стоки с животноводческих ферм. Ширится движение североамериканских ученых, врачей и потребителей сельскохозяйственной продукции, которые пытаются добиться от государственных структур США и Канады запрета на добавление антибиотиков в корма для стимуляции роста сельскохозяйственных животных. В Европейском союзе полный запрет на такую практику был введен в 2005 году. Но даже если использование антибиотиков для стимуляции роста полностью прекратится, их по-прежнему будут в большом количестве скармливать сельскохозяйственным животным для профилактики распространения предполагаемых инфекций. А кроме того, как справедливо отмечали представители фармацевтической промышленности, в некоторых случаях введенный в Европе запрет на ускоряющие рост антибиотики привел к росту заболеваемости и более активному использованию антибиотиков в терапевтических целях43.

Что же делать? Скотт Макьюэн, специалист по ветеринарии и безопасности пищевых продуктов из Гуэлфского университета, консультируя канадские органы государственного регулирования, советует найти выгодный обеим сторонам компромисс. “На наш взгляд, успех в этом деле зависит от более тонкого подхода”, – говорит Макьюэн. В качестве консультанта при Министерстве здравоохранения Канады, канадского аналога Управления пищевых продуктов и медикаментов, Макьюэн давно пытается угодить защитникам интересов как промышленности, так и потребителей. “На мой взгляд, – говорит он, – европейский опыт должен научить нас тому, что есть множество ситуаций, где мы можем резко понизить устойчивость микрофлоры животных, не оказывая никакого или почти никакого негативного воздействия на производительность животноводческих ферм”. В частности, Макьюэн отмечает, что прекращение добавления антибиотиков в пищу животных в более зрелом возрасте, ближе к тому возрасту, в котором их забивают, может дать их организмам шанс повторно заселиться не столь опасными бактериями, не вызывая существенных изменений ни в скорости роста, ни в их восприимчивости к инфекциям. Когда же фермеры впервые отнимают поросят от матери и собирают их вместе в больших “поросячьих яслях”, не проводя при этом профилактического курса антибиотиков, среди таких поросят нередко свирепствуют респираторные и желудочно-кишечные инфекции.

В то же время Макьюэн отмечает, что ионофоры (на которые приходится до половины “питательных” антибиотиков, используемых в североамериканском животноводстве) никогда не применялись и, судя по всему, не будут применяться для лечения и профилактики заболеваний человека, а кроме того, не отмечено никакой связи между устойчивостью к этим препаратам и устойчивостью к важнейшим “человеческим” антибиотикам. “Так почему бы их не использовать? – удивляется Макьюэн по поводу запрета на их применение в Европе. – Если же кто-то попытается сказать, что в качестве стимуляторов роста стоит обратиться к цефалоспоринам или фторхинолонам, то это очевидная ерунда. Все наши данные говорят о том, что устойчивость к этим антибиотикам вырабатывается быстро и представляет явную угрозу здоровью людей”. Наилучший, по словам Макьюэна, из найденных до сих пор компромиссов являет собой политика такого гиганта американского фастфуда, как McDonald’s. Согласно новым правилам этой компании, распространяющимся на всех ее поставщиков мяса во всем мире, им запрещается использовать исключительно для стимуляции роста антибиотики какого-либо из классов, разрешенных к применению для лечения заболеваний людей, – независимо от того, активно ли применяются эти антибиотики в настоящий момент44.