Бактериальная гонка вооружений

У человека и инфекционных бактерий происходит напряженная гонка вооружений. Человек травит бактерии антибиотиком, а они довольно быстро приобретают мутации устойчивости и приспосабливаются к нему. Человек изобретает другой антибиотик, но и с ним история повторяется. Ситуация усугубляется тем, что очень многие принимают антибиотики без нужды и даже тогда, когда они явно не помогут, например при вирусных инфекциях. Резистентность к антибиотикам — один из самых серьезных глобальных вызовов современному здравоохранению. Если медицина не найдет принципиальный выход из этой ситуации, она окажется в кризисе.

Но пока человечество не изобрело что-то принципиально новое на замету антибиотикам, остается искать, как их правильно применять.

Такую практическую стратегию предлагают авторы статьи в журнале Science Translation Medicine. Они испытали ее в лаборатории на бактерии кишечной палочки E. сoli и убедились в ее эффективности.

Идея, в общем-то, не нова. Как отмечают авторы статьи, с 1950 года медики наблюдали, что,

когда какие-то патогенные бактерии приобретают резистентность к одному лекарственному препарату, они в то же время становятся более чувствительными к другому препарату.

Этот эффект они назвали «коллатеральной сенситивностью», что приблизительно можно перевести как «дополнительная чувствительность». Он давно известен, но, по утверждению авторов статьи, хорошо забыт.

Чтобы исследовать этот эффект в эксперименте, Лейла Имамович и ее коллеги с Факультета системной биологии Технического университета Дании проследили эволюцию E. сoli в процессе того, как бактерия приобретала устойчивость к 23 часто применяемым антибиотикам. Их интересовало, как резистентность бактерии к одному лекарству меняет ее ответ на другое лекарство.

Ученые наблюдали, что, когда E. сoli путем генетических изменений вырабатывала резистентность к одному антибиотику, она при этом становилась более чувствительной к действию нескольких других антибиотиков.

Изучив несколько сотен таких взаимодополнительных сочетаний, специалисты составили разветвленную сеть, связывающую все испытанные ими лекарственные средства.

Руководствуясь найденными связями, ученые на модельном объекте попробовали использовать стратегию замены антибиотика. Например, когда кишечная палочка становилась устойчивой а антибиотику А, она в то же время лучше поддавалась действию антибиотика В, и быстрая замена А на В приводила к успеху. Если же бактерия успевала выработать устойчивость к В, его снова меняли на А. На генетическом уровне происходило вот что. При действии антибиотика А бактерии «дикого типа» погибали, но оставались устойчивые к А клоны, которые получали преимущество. Когда же антибиотик меняли на В, то все А-устойчивые клоны быстро погибали, и оставались клоны «дикого типа». В дальнейшем появлялись В-устойчивые клоны, которые начинали процветать. Тут надо было вернуться к прежнему лекарству и быстро подавить их антибиотиком А. И так далее, по циклу.

Такую циклическую атаку бактерии в конце концов не выдерживали. А главное, не наступала такая ситуация, когда вся популяция полностью состояла из устойчивых бактерий.

Такая стратегия (замена одного антибиотика на другой, к которому возникает коллатеральная сенситивность) делает возможность врачам идти на шаг впереди бактерии, объясняют специалисты. У нее нужно перехватить инициативу.

Казалось бы, врачи и так знают, что при лечении, когда один антибиотик перестает помогать, его надо менять на другой. Но они делают это вслепую, методом проб и ошибок: «поможет — не поможет». Предложенная стратегия позволяет подходить к смене антибиотика осознанно, менять его именно на тот, к которому повышается чувствительность. А затем снова возвращаться к первому, чтобы не менять лекарства до бесконечности.

Например, ученые показали, что антибиотики «Гентамицин» и «Цефуроксим» составляют подходящую пару для того, чтобы чередовать их в процессе лечения.

Когда бактерии вырабатывают резистентность к «Гентамицину», они становятся более чувствительными к «Цефуроксиму», и наоборот.

Авторы статьи подчеркивают, что полученные в эксперименте с кишечной палочкой результаты нужно, конечно, протестировать в экспериментах на животных, прежде чем применять эту стратегию в клинике. Но они рассчитывают, что она окажется реально полезной для лечения больных с хроническими инфекциями типа туберкулеза, которые требуют постоянного приема антибиотиков. Она также позволит существующим в настоящее время антибиотикам дольше «оставаться на арене» и не быть списанными из-за неэффективности.

Возможно, эта стратегия применима и к лечению рака.

Ведь когда врачи с помощью химиопрепаратов пытаются убить раковые клетки, последние также вырабатывают устойчивость и вынуждают медиков менять лекарство. Теперь это можно будет делать не вслепую.