Джессика Сакс - МИКРОБЫ ХОРОШИЕ И ПЛОХИЕ. Наше здоровье и выживание в мире бактерий.
В более сложном устройстве бактериофагов нет ничего удивительного, если принять во внимание, что их гонка вооружений с бактериями началась задолго — возможно, за несколько миллиардов лет — до появления на Земле любых других форм жизни. Столь долгой эволюцией может объясняться и то, что бактериофаги — самые разборчивые из всех вирусов на планете. Многие из них заражают не просто определенный вид бактерий, а лишь несколько избранных штаммов. До появления молекулярно-генетических методов эта разборчивость давала микробиологам удобный способ определять штаммы бактерий и отличать их друг от друга. Например, штамм золотистого стафилококка 80/81, по чьей вине в пятидесятые годы погибали дети, был назван так за свою восприимчивость к бактериофагам № 8о и 81 из набора, в котором их было больше сотни.
В наши дни особую известность бактериофагам принесли популярные статьи вроде той, что вышла в журнале Wired под заголовком “Почему прожорливые советские вирусы спасут мир?” (подзаголовок: “Они завтракают бактериями, устойчивыми к антибиотикам”)45. Романтическим историям об открытиях, связанных с бактериофагами, и о способах их применения посвящены многие десятки журнальных статей, документальных телефильмов и книг, от статьи Питера Радетски “Хороший вирус”, опубликованной в 1996 году в журнале Discover, до вышедшей в 2006 году книги Томаса Хойслера “Вирусы против супермикробов”.
История медицинского применения бактериофагов началась в 1916 году, когда французско-канадский микробиолог Феликс д’Эрелль впервые выделил их из образца стула и канализационной воды и продемонстрировал, что эти вирусы способны расти только внутри бактерий, которых они при этом эффективно убивают. В том же году д’Зрелль разработал фаговое средство для лечения шигелезз (бактериальной дизентерии). На Западе его исследования не нашли широкого признания, и в 1933 году д’Эрелль покинул Йельский университет и поехал в Тбилиси, где при его участии один из его бывших подопечных, Георгий ^иава, организовал на щедро выделенные Сталиным средства целый институт для изучения бактериофагов. Хотя сам Зяиава вскоре попал в опалу и в 1937 году был расстрелян, методы фаговой терапии успешно развивались за железным занавесом и использовались там в качестве дешевой альтернативы антибиотикам. В России и Грузии фаговые средства от расстройств кишечника, инфекций мочевых путей и ряда других распространенных заболеваний по-прежнему можно купить в аптеке, а тбилисский институт, теперь носящий имя его основателя, остается мировым центром разработки методов фаговой терапии. Но денег на исследования в этой области всегда выделялось мало, и с распадом СССР 0 1991 году институт оказался почти без средств. Поэтому строгие доказательства эффективности фаговой терапии так и остались в лучшем случае скудными.
Честь возрождения исследований фаговой терапии на Западе во многом принадлежит Александру (Сандро) Сулаквелидзе — грузинскому специалисту по молекулярной биологии, ставшему в 1993 году научным сотрудником Медицинской школы Мэрилендского университета. В то время его руководитель Гленн Моррис пытался найти способ остановить нарастающие вспышки инфекций, вызываемых устойчивыми к ванкомицину энтерококками в университетской больнице в Балтиморе. “Может быть, попробовать использовать фагов?” — предложил Сулаквелидзе.
Фаги казались несравненным лекарственным средством: действуя лишь на узкий круг мишеней, они сулили мало вреда нормальной микрофлоре человеческого организма и были совершенно безвредны для его собственных клеток. Более того, в любой воде, загрязненной канализационными стоками, можно было найти нескончаемую череду разнообразных фагов, чтобы выявить среди них наилучшего или наилучших для лечения любой конкретной инфекции. К 1996 году Моррис и Сулаквелидзе уже собирали фагов в Балтиморской гавани и докладывали на медицинских конференциях результаты экспериментов, проведенных пока в пробирках, в лабораторных условиях.
Сказать, что эти идеи вызвали интерес, значит ничего не сказать. К 2002 году уже больше двух дюжин новых биотехнологических компаний стремились первыми начать клинические испытания средств фаговой терапии, участвуя в бурной гонке, с которой могла сравниться лишь поднятая в прессе шумиха по поводу того, что называли “забытым средством Сталина”. Среди пациентов, зараженных неизлечимыми бактериальными инфекциями, возникло что-то вроде культа, вызвавшего появление в прессе новой волны статей — о том, как отчаявшиеся люди отправлялись в Тбилиси за средствами, недоступными на Западе. В 2003 году ньюаркская газета Star-Ledger рассказала историю Кевина Смилли, тридцатисемилетнего американского инженера, страдавшего от мучительного бактериального синусита, возбудители которого оказались устойчивы ко всем антибиотикам. Поиск в интернете по запросу “альтернативы антибиотикам” привел его в тбилисский институт. Там ему хирургическим путем вживили пропитанные фагами “биодермные” полоски — в операционной, где за месяц до этого во время операции с потолка упала единственная лампа верхнего света. “Только быстрота реакции одного из врачей спасла от катастрофы, — писала репортер Эми Эллис Натт, — и на протяжении оставшейся операции ему пришлось самому держать лампу над пациентом”. Смилли получил месячную передышку, после чего, уже по возвращении в США, его болезненная инфекция возобновилась. В конце статьи сообщалось, что Смилли теперь принимает один из новых антибиотиков и планирует совершить новую поездку в Тбилиси. (С тех пор у него диагностировали одну из форм иммунодефицита, делающую его предрасположенным к хроническим инфекциям.)
Смилли отнюдь не одинок в своей стойкой вере в возможности фаговой терапии. Но прошло уже больше десятка лет с тех пор, как на Западе поднялась шумиха вокруг фагов, а популярных статей о средствах фаговой терапии по-прежнему намного больше, чем научных публикаций. Некогда обширный круг компаний, проводящих исследования в этой области, сократился до пяти или шести, и ни одна из них еще не перешла к испытаниям на пациентах. В конце 2006 года одна компания (Intralytix, основанная Моррисом и Сулаквелидзе) получила одобрение Управления пищевых продуктов и медикаментов на использование первого фагового препарата — пищевой добавки, уничтожающей содержащихся в мясе листерий.
Почему же прогресс в этой области отнюдь не оправдал первоначальных надежд? Во-первых, ученых всегда передергивало, когда о фагах говорили, что они “совершенно безвредны”. Хотя фаги действительно вездесущи (когда мы облизываем губы, около миллиона фагов может попадать нам в рот), для терапевтического применения их необходимо очищать и сгущать до концентраций намного более высоких, чем любые встречающиеся в природе. Не может ли такая пилюля из концентрированных вирусов, при всей их безвредности для человеческих клеток, запустить опасную иммунную реакцию? Судя по данным нескольких небольших испытаний, скорее всего нет. Но есть и другие потенциальные опасности. “Почти все разновидности токсинов, производимых болезнетворными бактериями, связаны с генами, передаваемыми фагами, — говорит Винсент Фискетти, исследующий этих вирусов с шестидесятых годов. — Вот что делают фаги. Переходя от одного хозяина к другому, они подхватывают и переносят гены”. Токсины, выделяемые микробами при дифтерии, холере, некротическом фасциите и вызываемых кишечной палочкой геморрагических инфекциях, все кодируются фагами, превратившими некогда безвредных микробов в патогенных убийц.
Сулаквелидзе и многие другие поборники фаговой терапии отвергают эту опасность как легко преодолимую. “Мы исследуем геномы наших фагов на предмет генов токсинов и чего угодно другого, чего нам не хотелось бы передавать, и просто не используем тех, у кого эти гены есть”, — говорит Сулаквелидзе. Если учитывать, что в каждом ведре загрязненной воды содержатся миллионы фагов, может показаться, что эта задача проста. Но даже самый “чистый” фаг вполне способен подхватить какие-нибудь новые нехорошие гены — особенно если применять его против супермикробов, несущих немало такой опасной ДНК. Чтобы снизить риск, добавляет Сулаквелидзе, нужно тщательно отбирать фагов, почти или совсем не склонных встраиваться в хромосомы хозяев.
Проблема, предупреждает Фискетти, состоит в том, что мы по-прежнему еще очень далеки от полного понимания процессов перетасовки генов бактериофагами. В частности, Фискетти и его коллега Томас Броуди недавно показали, что фаги, кодирующие токсины, в пробирке ведут себя совсем не так, как в организме животного. Если поместить нетоксичный штамм пиогенного стрептококка в пробирку вместе со штаммом, несущим кодируемый фагом токсин, это ни к чему не приведет. Но если нанести оба штамма на горло мыши или поместить их в культуру клетку человеческого горла, то кодирующие токсин фаги будут время от времени перескакивать на нетоксичных стрептококков, делая из них патогенных микробов. Хотя Фискетти весьма увлечен идеей использования фагов, он склонен проявлять осторожность в отношении их терапевтического применения: “Мы просто не можем сказать, что произойдет, когда мы сконцентрируем этих вирусов и будем применять и* для борьбы с патогенными микроорганизмами”.
