Что такое бактериофаги
Бактериофаги – это вирусы, убивающие бактерии, но не наносящие вреда другим живым организмам.
Корень «-phagos-» в переводе с древнегреческого означает «пожираю». Собственно, так и работают эти специфические вирусы. Они попадают внутрь бактерии, «заражают» ее и заменяют бактериальный геном своим. Таким образом, микроб теряет способность размножаться. Вместо этого он начинает производить все больше и больше бактериофагов, которые медленно беспокоят всю колонию бактерий.
Иногда бактериофаги называют просто фагами, а их применение в виде таблеток или инъекций для борьбы с болезнетворными бактериями называют фаготерапией, или фаготерапией.
Как и антибиотики, бактериофаги являются антибактериальными агентами. В целом они выполняют одну и ту же работу — уничтожают бактерии, но делают это по-разному.
Чем бактериофаги отличаются от антибиотиков
Антибиотики содержат химические вещества, которые убивают бактерии или препятствуют их размножению. Это плюс.
Теперь минусы. Во-первых, каждый антибиотик эффективен только против одного или нескольких типов патогенов. Во-вторых, бактерии, поскольку они живые, способны адаптироваться к действию препарата и со временем теряют к нему чувствительность. То есть складывается неприятная ситуация: вы принимаете антибиотик, а вылечить бактериальную инфекцию не можете. Эта устойчивость микробов к антибактериальным агентам называется устойчивостью к антибиотикам.
Каждый вид бактериофагов (а их миллионы) также эффективен только против «своего» вида бактерий. Но процесса, подобного антибиотикорезистентности, при их взаимодействии с микробами не происходит, потому что бактериофаги — это вирусы, и они могут изменяться. Когда бактерия адаптируется и перестанет позволять вирусу достигать генома, фаг может найти к нему новый «ключ» — и добиться своей цели.
Почему антибиотики известны, а бактериофаги не так хороши
Это пример исторической несправедливости.
В целом фаготерапия появилась даже раньше, чем лечение антибиотиками. Еще в конце 19 века рядом ученых, в том числе русским микробиологом Николаем Гамалеей, именем которого является Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии, было обнаружено, что некоторые вещества, содержащиеся, например, в речная вода, проявляют выраженную антимикробную активность.
В 1917 году Феликс д’Эрель, микробиолог Пастеровского института в Париже, сообщил миру, что эти вещества оказались специфическими вирусами — теми же бактериофагами. Ученый обнаружил, что фаги всегда появлялись в стуле больных дизентерией до того, как больные пошли на поправку.
Д'Эрель поместил образец фекалий, содержащих дизентерийную палочку, в чашку Петри. Я добавил к нему образец, взятый у выздоравливающего больного, и через несколько дней обнаружил, что дизентерийные бактерии исчезли. "Растворяется, как сахар в воде!" — описал свои наблюдения исследователь.
На основе обнаруженных бактериофагов ученый делал инъекции и суспензии, которые стал давать больным дизентерией. Уже в 1920-е годы фаготерапией успешно лечили не только это заболевание, но и брюшной тиф, холеру, стафилококковые инфекции кожи и костей, сепсис.
Бактериофаги как антибактериальное средство завоевали мир. Их применяли в крупнейших больницах Европы и США, а в СССР благодаря д’Эрелю была создана лаборатория по производству таких препаратов. Но в 1940-х годах мировая «фагомания» прекратилась.
Одной из причин было развитие науки. В частности, резко повысились требования к качеству научных работ. И д'Эрель и его последователи относились к этому небрежно: не совсем корректно проводили исследования, допускали ошибки в описании биологических и физиологических процессов.
Кроме того, тогда же был создан первый антибиотик на основе пенициллина. Авторы препарата подошли к исследованиям более щепетильно. В результате в Европе и США антибиотики стали признанным способом антибактериальной терапии, а фаговые вирусы были забыты. Исследования «пожирателей бактерий» продолжались только в СССР.
Почему о бактериофагах заговорили именно сейчас
Потому что антибиотики теряют позиции. Люди к ним привыкли, воспринимают как безопасные препараты, которые можно принимать «для профилактики». В результате все больше и больше опасных бактерий становятся устойчивыми к антибиотикам и перестают на них реагировать.
Вот уже несколько лет ВОЗ называет устойчивость к антибиотикам одной из самых серьезных угроз для здоровья человека.
Очень скоро люди могут обнаружить, что привычные и надежные лекарства стали фиктивными. Есть риск, что даже ангина или бактериальный средний отит снова станут смертельными инфекциями, от которых нет лекарства.
Теоретически ничто не препятствует созданию новых антибиотиков, к которым у бактерий еще не выработалась резистентность. Но такие разработки занимают годы, а то и десятилетия.
В таких условиях бактериофаги могли бы помочь миру преодолеть масштабный медицинский кризис. Лекарства на основе вирусов можно создавать гораздо быстрее и дешевле, чем антибиотики. Но главное, что бактериофаги могут меняться вслед за бактерией-мишенью, а значит, такие препараты сохранят свою эффективность.
Могут ли бактериофаги полностью заменить антибиотики
Нет, по крайней мере пока. На это есть несколько причин.
Бактериофаги еще недостаточно изучены
До сих пор отсутствуют авторитетные масштабные исследования, подтверждающие эффективность и безопасность фаготерапии.
Кроме того, регуляторы разных стран с подозрением относятся к идее использования вирусов для лечения. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило первое клиническое испытание внутривенного бактериофага только в феврале 2019 года.
Когда-нибудь процесс сертификации и лицензирования фаговых препаратов обязательно упростится. Но этот момент еще не наступил.
У бактериофагов слишком узкая специализация
Один антибиотик широкого спектра действия может лечить несколько бактериальных инфекций. Но бактериофаги — снайперы: они с точностью уничтожают только один вид бактерий. Поэтому для каждого возбудителя необходимо выделить свой фаг.
Мало того, бактериальные компоненты болезней различаются от региона к региону, а иногда даже от человека к человеку. В результате для излечения одной и той же ангины у 10 человек в России и, например, в Италии может потребоваться 10 разных бактериофагов или их сложный коктейль.
Сегодня универсальность и эффективность работающих антибиотиков несколько выше.
Бактериофаги лучше всего работают в сочетании с антибиотиками
Опыты на культурах клеток и животных показывают, что при одновременном применении бактериофагов и антибиотиков их суммарный эффект превышает сумму эффектов каждого препарата в отдельности. Это взаимное усиление называется синергией.
Пока нет убедительных доказательств того, что синергия проявится у человека. Но ученые оптимистичны в том, что это неизбежно.
В одном исследовании бактериофаг OMKO1 в сочетании с антибиотиком цефтазидимом смог избавить пациента от суперинфекции, которую безуспешно лечили традиционными антибиотиками в течение нескольких лет.
Так что бактериофаги, скорее всего, не вытеснят антибиотики. Эти препараты будут дополнять друг друга, чтобы сделать лечение бактериальных заболеваний более быстрым и эффективным.