Бактериофаги — это вирусы, которые уничтожают бактерии, но не заражают клетки человека.


В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разрабатываются терапевтические препараты на основе бактериофагов (вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки) нового поколения, которые представляют собой мягкую и безопасную альтернативу антибиотикам.

В связи с появлением супербактерий, обладающих резистентностью практически ко всем существующим препаратам, поиск новых способов лечения становится всё более актуальным, уверены медики. Кроме того, эффективность антибиотиков всё чаще ставится под сомнение.

На замену им могут прийти бактериофаги — вирусы, которые уничтожают бактерии, но не заражают клетки человека. За счёт высокой специфичности большинство бактериофагов узнаёт только определённые штаммы бактерий. Кроме того, им присуща саморегуляция: они размножаются только тогда, когда встречают своего хозяина. Как только плотность патогенных бактерий-хозяев уменьшается, бактериофаги спокойно и безболезненно для иммунной системы уходят из организма. Самое замечательное, что бактериофаг — это природный объект, внутри и вокруг нас их миллиарды, поэтому наша иммунная система обычно не пытается от них избавиться (было показано, что в случаях онкологических заболеваний они даже способны мягко её стимулировать).

Как отмечается в пресс-релизе издания "Наука в Сибири", у фаготепрапии (так называется лечение при помощи бактериофагов) есть как преимущества, так и недостатки. К первым относится принцип "работы" микроорганизмов. Фагам всё равно, резистентна бактерия к антибиотику или нет, поэтому они могут использоваться в комплексной терапии, с антибиотиками и другими методами, это не повлияет отрицательно на их эффективность. Из-за того, что бактериофаг — обычный для наших организмов объект, отсутствует повреждающее действие и токсические эффекты (именно поэтому в России их применение разрешено для лечения как новорождённых, так и пожилых). Поскольку эти агенты действуют избирательно, они не влияют на микробиоту организма. И, что очень важно, бактериофаги способны разрушать биоплёнки.

Биоплёнки формируются из бактерий различных таксонов. Первый слой усваивает ультрафиолет, передаёт некоторые компоненты синтеза среднему слою и так далее. Однако для медицины это не всегда хорошо, потому что биоплёнки образуются не только в норме (например, в ротовой полости на зубах), но и на катетерах. Даже если бактерии, находящиеся внутри биоплёнки, формально чувствительны к антибиотику, из-за препятствия тот просто не может к ним попасть. Если бактериофагу удаётся хотя бы чуть-чуть разрушить оболочку, весь этот многокомпонентый бактериальный слой становится доступен для лекарства.

Однако существует проблема, связанная с выбором конкретного бактериофага для терапии для каждого конкретного микробного агента. Несмотря на то, что в последнее время интерес к изучению бактериофагов возрос, реально фаготерапией занимаются лишь в немногих странах Европы. Россия — единственная страна, где бактериофаги официально одобрены, производятся в промышленном масштабе и разрешены для применения в клиниках. Однако большинство клиницистов в мире и даже в нашей стране скептически относятся к этому методу лечения.

Известно, что некоторые бактериофаги способны встраивать свой геном в бактерии, и это многих настораживает (хотя такие бактериофаги также встречаются в нашей кишечной микробиоте). Для фармацевтических компаний очень трудно защитить препарат на основе бактериофагов патентом, поскольку любой микробиолог, купивший этот препарат в аптеке, может размножить бактериофаг в своей лаборатории, дать ему другое название и продавать как свой (хотя рано или поздно полногеномное секвенирование препаратов покажет, кто что у кого украл). К тому же высокая скорость смены циркулирующих штаммов быстро может сделать тот или иной бактериофаг неэффективным. То есть встаёт вопрос индивидуального подбора бактериофага в каждом отдельном случае.


"В нашем институте ведётся работа по созданию терапевтических препаратов бактериофагов нового поколения. Можно разделить её на несколько этапов: выделение и характеризация оригинальных бактериофагов, создание на их основе моноспецифических (против конкретной бактерии) и полиспецифических коктейлей. Также совместно с клиницистами новосибирского Центра новых медицинских технологий мы разрабатываем способы применения этих препаратов", — рассказывает заведующая лабораторией молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН Нина Тикунова.


За последние годы учёным удалось выделить новые бактериофаги как против традиционных патогенов, так и против недавно распространившихся возбудителей инфекций. Можно сказать, что каждый бактериофаг получил паспорт: от полногеномного секвенирования до изучения классических параметров, таких как скорость размножения и электронная микрофотография. Коктейли также уже создаются и описываются — здесь важно понять, что один бактериофаг не мешает другому.


"Мы считаем: в тех случаях, когда есть время, необходимо использовать метод персонализированного применения. На первом этапе выделяется патогенная бактерия, определяется её вид, подбирается из коллекции бактериофагов или продаваемых препаратов тот, который действует именно против этой бактерии", — говорит исследовательница.


Доказать эффективность подхода учёным удалось благодаря работе с пациентами, имеющими синдром диабетической стопы. Это одно из поздних осложнений сахарного диабета, при котором развиваются патологические изменения стоп в виде гнойно-некротических процессов, язв и костно-суставных поражений.

Стандартная консервативная терапия этой патологии даёт положительный эффект менее чем у половины больных. Как правило, на первых этапах пациентов лечат мазями и антибиотиками, и когда человек попадает к хирургам, одна или несколько бактерий, которыми инфицирована рана, уже имеет устойчивость к большинству антибиотиков. Эти больные идут на ампутацию. Причём практика показывает, что лишение пальца или половины стопы — только первый этап, а дальше идут всё более высокие ампутации, и в конце концов человек может погибнуть.


"Мы описали истории 34 пациентов, у которых был синдром диабетической стопы и консервативное лечение не помогало. У 31 из них инфекция действительно была вызвана антибиотикорезистентными бактериями", — рассказывает Нина Тикунова.


Примерно у половины пациентов это была моноинфекция, у других — микстинфекция, вызванная 2-5 патогенными бактериями. Из 31 человек для 23 удалось подобрать бактериофаги, половина из которых — оригинальные, выделенные в институте.

В результате у всех пациентов с моноинфекциями, которым были подобраны бактериофаги, либо патогенный агент исчезал, либо его титр снижался на 3-4 порядка, что позволило излечить их антибиотиками, к которым эти пациенты ранее были нечувствительны. Скорее всего, здесь заработала иммунная система — как только бактерий стало меньше, она начала справляться сама. Также удалось вылечить четырёх пациентов с микстинфекциями, а у остальных — убить хотя бы несколько патогенных бактерий (для некоторых бактерий бактериофагов пока не обнаружено). Таким образом, более половины пациентов с синдром диабетической стопы были полностью излечены.

Исследователи уверены, что эффективные препараты на основе бактериофагов появятся в продаже уже к 2025 году.

Кстати, ранее учёные выяснили, что вирусы-бактериофаги обмениваются информацией о развитии инфекции и координируют свои действия.