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

Насколько заметно, можно судить по результатам недавних практических экспериментов, в ходе которых французские исследователи провели в ряде небольших городов мощную информационную кампанию, разъясняя детям в детских садах, их родителям и врачам, как важно осмотрительно использовать антибиотики. Они особенно подчеркивали, что нельзя лечить с их помощью болезни горла, если быстрый анализ на антигены не выявит присутствия пиогенного стрептококка – единственной бактерии, нередко вызывающей боли в горле (которые в подавляющем большинстве случаев связаны с вирусами).

К концу этой четырехмесячной кампании использование антибиотиков в данных городах упало почти на 20 %. Более того, исследователи отметили также резкое падение устойчивости к антибиотикам у другой бактерии – пневмококка, одного из главных возбудителей пневмонии и менингита, а также хронических ушных инфекций. В тех городах, где добросовестное использование экспресс-метода анализа на стрептококков привело к снижению объема прописываемых антибиотиков, доля носителей устойчивых штаммов пиогенного стрептококка среди детей в детских садах, исходно составлявшая больше половины, теперь оказалась немногим больше трети 23.

К сожалению, в распоряжении врачей имеется лишь очень скромный набор антигенных экспресс-методов, подобных десятиминутному анализу на стрептококков, поскольку эффективность таких методов зависит от наличия у бактерии довольно большого и сложного поверхностного антигена. У большинства бактерий такие молекулярные “рекламные панели” отсутствуют.

Другая, даже более серьезная проблема с подобными анализами (как на антигены, так и на характерные гены) состоит в том, что они не позволяют врачу узнать, что еще может быть причиной расстройства, говорит Майкл Данн, заведующий отделением клинических разработок фармацевтического гиганта Pfizer в Нью-Лондоне (штат Коннектикут). “Если пренебречь всеми остальными микробами и сосредоточиться на борьбе с тем, которого выявил анализ, есть риск, что пациент тем временем умрет от чего-нибудь другого”, – объясняет он. Например, рана, зараженная стафилококком, может быть одновременно заражена также пиогенным стрептококком или синегнойной палочкой, причем любой из этих микробов, если им пренебречь, способен вызвать смертельное заражение крови.

Данн говорит, что ему хотелось бы дать исследованиям в области антибиотиков, проводимым компанией Pfizer, новое направление, отойдя от средств широкого спектра действия и обратившись к поискам “снайперских пуль”, готовых уничтожать лишь микробов определенного вида. В то же время он отмечает, что это может произойти лишь в том случае, если в распоряжении врачей окажутся методы точной диагностики, позволяющие выявлять у пациента широкий спектр микробов и определять, к каким антибиотикам они восприимчивы.

Совсем другой Майкл Данн (совпадение имен и интересов оказалось чистой случайностью), специалист по молекулярной микробиологии из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, описал как раз такое приспособление в одном из номеров Journal of Clinical Microbiology за 2003 год 24. В своем откровенно футурологическом очерке второй Данн описывает обычное утро 2025 года терапевта Джеффри Лейна, три года назад окончившего медицинскую школу. Лейн берет мазок с горла шестнадцатилетнего юноши, который жалуется на сильные боли при глотании, головную боль и тошноту. Проведя тампоном по миндалинам пациента, Лейн вставляет этот тампон в портативный аппарат для диагностики инфекционных заболеваний MyCrobe – на вид чем-то похожий на устройство, которым пользуется доктор Леонард Маккой из сериала “Звездный путь”. Затем Лейн вставляет в ручку аппарата одну из пяти имеющихся в его распоряжении кассет – предназначенную для респираторных инфекций. Внутренности этой кассеты набиты генными зондами, позволяющими выявлять более 150 разновидностей бактерий, вирусов и грибов, известных как возбудители подобных инфекций, а также несколько тысяч бактериальных генов разных форм патогенности и устойчивости к антибиотикам. В другом отделении аппарата установлены молекулярные зонды, позволяющие находить белки и другие молекулы, по которым можно определить, работают ли какие-либо из этих генов, синтезируя токсины или ферменты, деактивирующие антибиотики (признак того, что содержащая эти гены бактерия – не случайный свидетель, а возбудитель заболевания). Пациент покидает кабинет врача через пятнадцать минут, после того как диагностическое устройство обнаруживает у него больше дюжины ДНК- и РНК-последовательностей, специфических для пиогенного стрептококка, и определяет, что данный микроб устойчив к пенициллинам, метициллинам, цефалоспоринам и стрептограминам. Получив эти сведения, Лейн выписывает пациенту старомодный бета-лактам в сочетании с ингибитором бета-лактамазы.

Со времени публикации этого очерка исследователи протестировали три прототипа подобного диагностического устройства, один из которых уже близок к поступлению в продажу. Появление первого из них, ДНК-микрочипа, разработанного учеными из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса, связано с угрозой биотерроризма. Этот микрочип позволял за шесть часов одновременно проверять образец на наличие восемнадцати различных смертельных микробов и вирусов, в том числе одиннадцати разновидностей бактерий, от Bacillus anthracis (возбудителя сибирской язвы) до Yersinia pestis (возбудителя чумы) 25. Делалось это путем поиска генов 16S рРНК любого из этих микробов (видоспецифичного признака, которым микробиологи пользуются при сортировке смешанных образцов неизвестных бактерий, – см. часть 2). “Для 2002 года это был впечатляющий результат, – говорит Том Слезак, специалист по биоинформатике из Ливерморской лаборатории. – Но теперь мы знаем, что возможности анализов по 16S рРНК ограниченны. В некоторых случаях они даже не позволяют надежно определять вид”. Еще более важным препятствием на пути клинического применения подобных микрочипов, добавляет Слезак, была стоимость их использования: проверка каждого образца обходилась в несколько сотен долларов 26. И все же этот прототип остается важным достижением: стоимость ДНК-микрочипов с каждым годом падает, а более информативные генные мишени уже найдены и ждут внедрения в технологии следующего поколения.

Вторая попытка получить что-то похожее на описанный Данном MyCrobe была сделана в 2004 году в Медицинском и стоматологическом университете Нью-Джерси для выявления особо устойчивых к антибиотикам и наиболее смертоносных штаммов стафилококков. Разработанное сотрудниками университета устройство позволяло проверять взятые у пациентов образцы на наличие шести бактериальных генов. Наличие первых трех из них подтверждало присутствие в образце золотистого стафилококка, а остальные указывали на устойчивость к метициллину, устойчивость к ванкомицину и синтез токсина – лейкоцидина Пантона – Валентайна. Менее чем за три часа анализ давал результаты в виде набора разноцветных светящихся точек. Проблема была в том, что по этим мерцающим точкам исследователи не могли сказать, имеются обнаруженные гены устойчивости у золотистого стафилококка или же у какого-то “случайного свидетеля” – другой бактерии из того же образца. Например, гены устойчивости к метициллину встречаются также у кожного микроба Staphylococcus epidermidis, а гены устойчивости к ванкомицину распространены у внутрибольничных штаммов кишечных бактерий энтерококков 27.