Вирусы против бактерий: новый взгляд на бактериофаги

Статью проверил доктор медицинских наук, профессор
Сундуков Александр Вадимович

Их история началась задолго до истории человека, да и всех остальных живых многоклеточных организмов. До сих пор они остаются одной из самых распространенных форм жизни на нашей планете: если попробовать написать это количество цифрами, потребуется от 30 до 32 нулей. Их можно найти повсюду: в воде и в почве, в глубине океанов и на горных вершинах, в пище и в собственном организме, и везде они играют важную роль.

Они — это особая форма вирусов, поражающих бактериальные клетки. Их называют бактериофагами — «пожирателями бактерий». Читайте о бактериофагах в статье MedAboutMe.

Выбираем минеральную воду для всей семьи: что подойдёт родителям и детям?

Как правильно выбрать минеральную воду для всей семьи: какая вода подойдет для  взрослых и детей?

Давнее знакомство

По сравнению с историей человечества, а тем более — с историей самих бактериофагов, срок нашего знакомства не слишком велик, но уже вполне солиден: более века. Первые предположения о некоем невидимом агенте, уничтожающем холерные вибрионы в водах рек Индии, высказал в 1896 году британский микробиолог Э. Ханкин. Через год великий российский ученый Н. Ф. Гамалея описал разрушение возбудителей сибирской язвы под действием не поддающихся обнаружению факторов. Но первым научным трудом, посвященным бактериофагам, считают статью, опубликованную в 1915 году британским бактериологом Ф. Туортом. Статья была написана на основе наблюдений за разрушением колонии стафилококка, носившим инфекционный характер. Еще через два года вирус, поражающий бактерии, был открыт окончательно, и получил название бактериофаг. Автором открытия стал канадский микробиолог Ф. Д’Эрелль. Уже через 3 года в Грузии был создан научно-исследовательский институт, в котором началось изучение бактериофагов и их возможностей в борьбе с бактериями. Этот НИИ до сих пор является единственным в мире научным учреждением по исследованию фагов, и теперь он носит имя своего создателя — Георгия Элиава.

Что такое бактериофаг?

Что такое бактериофаг?

Это нечто, похожее то ли на странного головастика, на ниточку, или на кубик, но очень маленького размера: любая бактерия больше фага в сотни раз, а то и в тысячи. Как и прочие вирусы, фаги нельзя назвать существами: это неклеточная форма жизни. Фактически фаг представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты, упакованную в белковую оболочку и снабженную белковыми же фибриллами, с помощью которых фаг может передвигаться.

У разных бактерий — разные фаги, способные взаимодействовать только со «своим» видом бактерий. Именно это делает применение фагов очень точным и избирательным: вирус поражает только определенный вид вредных бактерий, не трогая остальные. И делает это весьма эффективно, после чего выводится из организма вместе со всеми остальными отходами.

Как это работает?

Обнаружив «свою» бактерию, бактериофаг прикрепляется к ее стенке, а затем вводит внутрь бактериальной клетки свою нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК). Попав внутрь, нуклеиновая кислота изменяет работу клетки так, что вместо синтеза собственных белков и нуклеиновых компонентов бактерия начинает производить компоненты бактериофага, из которых вскоре образуются новые фаги. Бактерия погибает, ее оболочка разрушается, и новенькие юные фаги выходят на охоту за другими такими же бактериями. Чисто, красиво, эффективно.

Если бы не открытие антибиотиков, бактериофаги наверняка применялись бы в медицине намного шире. Но антибиотики, показавшие высокую эффективность, оттеснили бактериофаги на второй план, буквально заворожив человечество своим победным шествием.

Правда, потом оказалось, что антибиотики работают наподобие ковровых бомбардировок — уничтожают все подряд без разбора, и болезнетворные бактерии, и полезные, и все, что проявит чувствительность. И еще и побочку дают мощную. И аллергию вызывают. А еще микробы научились вырабатывать к антибиотикам устойчивость, особенно при бесконтрольном и неправильном применении антибактериальных препаратов. И вот, в результате это победное шествие привело к появлению так называемых «супербактерий» — микробов, нечувствительных к антибиотикам. Ни к каким. Или, в какой-то степени чувствительны, но к таким веществам, которые вместе с бактериями вполне могут извести и их носителя, потому что очень токсичны.

Вот тут-то медики и вспомнили про бактериофаги, скромно копошащиеся в сторонке. Хотя, если честно, о них не то чтобы забыли — просто отодвинули на время на второй план. Незаслуженно, но так бывает.

Возвращение в строй

Возвращение в строй

В сентябре 2022 года в издании Wired вышла статья о бактериофагах, в которой рассказывалось о нескольких клинических случаях, когда бактериофаги спасли жизнь больным. Один из этих пациентов, Том Паттерсон, был мужем известного в научных кругах иммунолога-эпидемиолога, профессора медицины Стефани Стратди.

Паттерсон подцепил в путешествии особенно зловредную бактерию — Acinetobacter baumannii, отличавшуюся полирезистентностью. То есть устойчивостью к большинству существующих антибиотиков.

Факт!

Acinetobacter baumannii еще несколько десятков лет назад считалась незначительной, слабенькой и неопасной бактерией. Но, как показало дальнейшее развитие событий, этот микроб обладал особенным талантом вырабатывать устойчивость к антибактериальным средствам. И к 2015 году, в котором Паттерсон заразился этой инфекцией, Acinetobacter baumannii уже входила в ТОП патогенов, требующих, по мнению ВОЗ, срочной разработки новых антибиотиков, потому что старые на нее действовать перестали. После американской военной операции «Буря в пустыне» Acinetobacter baumannii получила еще одно ненаучное название — иракобактерия, потому что ею заразились многие военнослужащие, побывавшие в Ираке, и пострадавшие от нее.

Обосновавшись с организме Паттерсона, бактерия начала свою разрушительную деятельность с острого панкреатита, затем вызвала образование огромной, с футбольный мяч, псевдокисты в брюшной полости больного, в которой радостно и активно размножалась. А потом еще по несчастной случайности из брюшной полости бактерии попали в кровь несчастного. Начал развиваться общий сепсис, полиорганная недостаточность, и, в конце концов, Паттерсон впал в кому.

И тут Стефани наткнулась на статью о бактериофагах, о которых западная медицина почти забыла, увлекшись антибиотиками. Кроме того, это направление продвигалось в ХХ веке советскими учеными, что делало его в некоторой степени геополитически стигматизированным. В общем, Стратди отнеслась к методу, как к нетрадиционному в самом лучшем значении этого слова. И, поискав получше, нашла и статью о применении бактериофагов именно в лечении Acinetobacter baumannii. Других вариантов все равно не было, и было принято решение попробовать справиться с убийственной бактерией старым добрым методом — «натравить» на нее бактериофаги.

Что и было сделано — драматически, с поисками нужных культур фагов по всем лабораториям, с привлечением армии и министерств и другими атрибутами блокбастера.

Паттерсон выздоровел, и вместе со спасшей его супругой они написали книгу об «идеальном хищнике». Так они назвали бактериофаг. Бестселлер, широко известный в узких кругах.

А ведь могли бы просто спросить в России. Мы-то о бактериофагах никогда не забывали. Исследования проводились и в 20-30 годы, и в послевоенные, и в «эпоху застоя», и даже во времена перестройки. А если не в России, так хоть в Грузии спросили бы, в НИИ им. Г. Элиава.

Что умеют бактериофаги сегодня?

Что умеют бактериофаги сегодня?

Чтобы не лепить по голливудским лекалам образ супергероя, сразу скажем: бактериофаги — не панацея от всех инфекций.

  • Во-первых, не для всякой бактерии можно найти фаг, который ее «съест».
  • Во-вторых — толерантность может вырабатываться не только к антибиотикам, но и к фагам.
  • В-третьих, бактериофаги могут играть определенную роль в выработке микробами устойчивости к антибактериальным препаратам, и эта их роль сейчас внимательно исследуется.

Еще один момент — лечение бактериофагами отличается от антибиотикотерапии. Фаги эффективны только при местном применении, в отличие от антибиотиков, которые могут распространяться по всему телу и действовать системно. Зато их можно использовать одновременно с антибиотиками, эффективность ни одного из средств не уменьшится.

Теперь о хорошем.

  • Фаги намного реже, ну просто очень редко вызывают аллергию и почти не имеют побочных эффектов. Поэтому могут использоваться даже для лечения беременных женщин и новорожденных детей.
  • Они «работают» быстро, очень избирательно и точно.
  • Современные генные технологии позволяют «конструировать» фаги под конкретные цели, на основании анализа патогенной флоры, выделенной из биологического материала больного человека.
  • Могут применяться в урогинекологии, хирургии, отоларингологии, пульмонологии, в терапии инфекционных заболеваний кожи, желудочно-кишечного тракта и т. д.

Наиболее широко применяются бактериофаги против стрептококковых, стафилококковых инфекций, против холеры, брюшного тифа и других кишечных инфекций. Причем не только в медицине, но и в пищевой промышленности — для предотвращения размножения патогенной флоры в продуктах питания и на оборудовании для их производства.

Фаги способствуют активизации местного иммунитета, что также очень хорошо.

В основном препараты бактериофагов выпускаются в жидком виде, но возможны и другие формы: гель и спрей для более удобного нанесения, суппозитории, капсулы и т. д.

Главным производителем бактериофагов в России является АО НПО «Микроген». Работают там, кстати, и с той самой Acinetobacter baumannii, от которой едва не помер муж эпидемиолога Стефани Страдти. И с синегнойной палочкой, претендующей на роль самой супербактерии из всех супербактерий, злостно устойчивых ко всем видам антибиотиков. Исследование бактериофагов у нас не останавливалось: научные статьи регулярно издаются, работа планомерно ведется.Не то чтобы в области бактериофаговедения мы «впереди планеты всей», но уж точно не аутсайдеры. Что, безусловно, радует.

Более подробную информацию о различиях между антибиотиками и бактериофагами можно прочитать в статье «Антибиотики или бактериофаги: в чем разница лекарств».

Использованы фотоматериалы Shutterstock

Читайте далее

Ошибки в уходе за кожей шеи и декольте, и какая косметика поможет их исправить

Ваши шея и декольте выглядят не так хорошо, как лицо? Узнайте, какая косметика исправит ошибки в уходе за ними.

Как ухаживать за зубами, чтобы реже обращаться к стоматологу?

Гаджеты для лица: каким должно быть ваше первое устройство

Один из трендов — домашние гаджеты для лица, которые позволят вам устроить салон красоты дома. Каким должен быть ваш первый аппарат?

Полный гид по антивозрастному уходу: советы и рекомендации от экспертов

Что входит в процесс антивозрастного ухода: маршрутная карта antiage-борьбы от экспертов.

Выбираем минеральную воду для всей семьи: что подойдёт родителям и детям?

Как правильно выбрать минеральную воду для всей семьи: какая вода подойдет для  взрослых и детей?
Опубликовано 28.11.2022 21:39
Рейтинг статьи:
5,0

Использованные источники

Synthetic engineering and biological containment of bacteriophages / Mitsunaka S et al // Proc Natl Acad Sci U S A. 2022
Engineering Bacteriophage-Based Biosensors / Brownell D, King J, Caliando B, Sycheva L, Koeris M. // Methods Mol Biol. 2019
Bacteriophage Capsid Modification by Genetic and Chemical Methods / Carmody CM, Goddard JM, Nugen SR. // Bioconjug Chem. 2021
Standardized bacteriophage purification for personalized phage therapy / Luong T, Salabarria AC, Edwards RA, Roach DR. // Nat Protoc. 2020
Bacteriophage's Dualism in Therapy / Krylov VN, Bourkaltseva MV, Pleteneva EA. // Trends Microbiol. 2019
Bacteriophage assembly / Aksyuk AA, Rossmann MG. // Viruses 2011
Biology of Acinetobacter baumannii: Pathogenesis, Antibiotic Resistance Mechanisms, and Prospective Treatment Options / Lee CR et al // Front Cell Infect Microbiol. 2017
Биотехнология культивирования бактериофагов / Решетникова О.В. // Вестник науки и образования Северо-Запада России 2018
Новое в применении бактериофагов / Серегин И. Г., Флерова А. Д., Линев С. В. // Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство 2008
Рациональные аспекты использования бактериофагов / Вакарина А.А., Катаева Л.В., Карпухина Н.Ф. // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2015

Читайте также

«Птичьи» инфекции, вызванные вирусами и бактериями
Общение с птицами может закончиться для человека микробной или вирусной инфекцией, которую нужно лечить.
Инфекция бактериальная и вирусная: отличия и характеристики
Инфекцией называют вторжение чужеродного микроба или вируса в человеческий организм и реакцию пораженного организма на присутствие «непрошеных гостей».
Вирус или бактерия: как распознать источник инфекции?
И вирусы и бактерии могут вызывать схожие респираторные заболевания, однако лечение их отличается. Как выявить истинную причину недуга?
Чем опасно молоко: патогенные бактерии и вирусы
Молоко – это ценный продукт питания, но при этом еще и питательная среда для многих бактерий, опасных для людей.
Кишечные инфекции: значение вирусов, бактерий и паразитов
Кишечные инфекции: симптомы в зависимости от возбудителей, значение вирусов, бактерий и паразитов.
7 болезней животных, опасных для человека: бактерии и вирусы
Некоторые заболевания, которые могут передаваться от животных к человеку, могут представлять опасность для здоровья или жизни.