Новый этап в развитии фаготерапии

Рост резистентности к антибиотикам возобновил интерес ученых к известному уже более ста лет противовирусному лечению.

В течение десятилетий жителям СССР и других социалистических стран, находящихся за «железным занавесом», было недоступно лечение лучшими антибактериальными препаратами, разработанными на Западе. Чтобы разрешить эту проблему, Советский Союз выделял значительные денежные средства на исследование бактериофагов – вирусов, уничтожающих бактерии, которые можно использовать для лечения инфекционных заболеваний у человека. Фаготерапия по-прежнему применяется в России, Грузии и Польше, но она никогда не использовалась в других странах мира. «Бактериофаг – это вирус, а люди их боятся», – говорит Мзия Кутателадзе (Mzia Kutateladze), руководитель научного совета при Институте Элиава (Eliava Institute, Грузия), в котором около ста лет фаги изучались и применялись для терапевтических целей.

Столкнувшись с проблемой резистентности бактерий к антибиотикам, западные исследователи и правительства серьезно отнеслись к перспективам применения фагов в клинике. В марте 2014 г. Национальный Институт Аллергии и Инфекционных Заболеваний США (US National Institute of Allergy and Infectious Diseases) назвал фаготерапию в числе семи средств, которые можно использовать для борьбы с резистентностью к антибиотикам. На недавней конференции Американского Общества Микробиологии (American Society for Microbiology, ASM), проходившей в Бостоне, Грегори Реш (Grégory Resch) из Университета Лозанны (University of Lausanne, Швейцария) рассказал о дизайне планируемого исследования Phagoburn – первого крупного, многоцентрового клинического испытания фаготерапии для лечения инфекционных заболеваний у человека. Финансирование исследования будет проводить Европейская Комиссия (European Commission).

По словам Райланда Янга (Ryland Young), вирусолога из Техасского Университета A&M (Texas A&M University, США), врачи долгое время лечили пациентов с неизвестными инфекциями путем назначения им антибиотиков широкого спектра действия, которые уничтожают многие виды бактерий. Фаги, напротив, уничтожают только специфичный штамм бактерий. По словам микробиолога Майкла Шмидта (Michael Schmidt) из Медицинского Университета Южной Каролины (Medical University of South Carolina, США), сейчас исследователи понимают необходимость разработки способов таргетного воздействия на патогенные бактерии. Наряду с увеличением числа штаммов, резистентных к последним антибиотикам, растет понимание того, что уничтожение полезных микроорганизмов в человеческом организме вместе с болезнетворными может привести к созданию ниши, в которой резистентные к антибиотикам бактерии будут процветать.

По словам Янга, найти фаг, поражающий конкретную бактерию, относительно легко. В природе существует практически неисчерпаемый запас вирусов. По мере того, как бактерия приобретает резистентность, научившись скрывать рецептор на поверхности своей клетки, используемый вирусом для проникновения внутрь нее, ученые из Института Элиава добавляют большее количество фагов в вирусный коктейль, назначаемый пациентам. По словам Кутателадзе, каждые восемь месяцев они полностью изменяют состав коктейля из фагов, но комбинация фагов, входящих в его состав, не всегда точно известна ученым.

По мнению Реша, одного из руководителей исследования Phagoburn, прежде чем начать клинические испытания фаготерапии, регулирующие органы должны найти способ, который позволит контролировать качество и безопасность такого быстро меняющегося продукта, как коктейль из фагов. По его словам, можно использовать аналогичные методы контроля, которые применяются для сезонной вакцины против гриппа, обновляемой каждый год, поскольку постоянно появляются новые штаммы этого вируса.

По словам Реша, страны, входящие в состав Европейского Союза (ЕС), заинтересовались новым для них терапевтическим подходом и выделяют 3,8 млн. евро (5,2 млн. долларов США) на проведение исследования Phagoburn. Начиная с сентября 2014 г., специалисты из Франции, Бельгии и Нидерландов включат в исследование 220 пациентов с ожогами, инфицированными распространенными бактериями – кишечной палочкой (Escherichia coli) или синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa). Пациенты будут получать препарат фагов, изготавливаемый компанией Pherecydes Pharma (Франция). Этот препарат был получен из более 1000 вирусов, содержащихся в таких природных источниках, как сточные воды или речная вода, и прошедших скрининг на наличие способности уничтожать болезнетворные бактерии. Чтобы снизить вероятность развития резистентности, пациенты будут получать коктейль, состоящий из более десятка фагов, проникающих в бактериальные клетки различными способами. Если лечение с помощью фагов окажется неэффективным, пациентам будут назначены стандартные антибиотики.

По словам Янга, несмотря на то, что правительства начинают интересоваться фаготерапией, фармацевтические компании по-прежнему неохотно участвуют в исследованиях. Поскольку фаготерапия применяется уже почти сто лет, компании будет трудно запатентовать интеллектуальную собственность, и, следовательно, окупить свои затраты. По мнению Янга, вероятно, решение Верховного Суда США от 2013 г. о запрете на патентование природных генов будет распространено на фаги, полученные из природных источников. По словам Жерома Габарда (Jérôme Gabard), исполнительного директора компании Pherecydes, специалисты надеются, что можно будет запатентовать точные комбинации встречающихся в природе фагов, которые таргетно воздействуют на специфические бактерии.

В теории искусственный фаг, созданный в лаборатории учеными, может быть запатентован. На конференции ASM, проходившей в прошлом месяце, исследователи под руководством специалиста в области синтетической биологии Тимоти Лу (Timothy Lu) из Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology, США) доложили о результатах своих исследований, направленных на создание фага с системой ДНК-редактирования под названием CRISPR, предназначенного для уничтожения только резистентных к антибиотикам бактерий. Фаг вводится в бактерию вместе с фрагментом РНК, комплементарным участку ее ДНК, находящимся в гене резистентности. Если бактерия содержит эту последовательность, РНК связывается с ней, а фермент, называемый Cas9, разрезает ДНК бактериальной клетки, уничтожая ее.

Результаты первых клинических испытаний показали, что разработанные фаги уничтожают более 99% штаммов E.coli, содержащих специфические последовательности генов, вызывающие резистентность к антибиотикам, не действуя на чувствительные к антибиотикам бактерии. Введение фагов в личинки червя, инфицированные резистентными к антибиотикам штаммами кишечной палочки, увеличило шансы червя на выживание. Сейчас ученые начали исследование по оценке эффективности и безопасности предложенного терапевтического подхода на мышах (клинические испытания на человеке начнутся еще не скоро).

По мнению Габарда, фаготерапия не сможет заменить антибиотики, но регулирующие органы могут разрешить ее применение для лечения пациентов, у которых медикаментозная терапия была не эффективной. Некоторые пациенты с инфекционными заболеваниями и резистентностью к антибиотикам пытаются сами разрешить эту проблему. По словам Кутателадзе, все большее число пациентов из стран ЕС едут в Грузию, чтобы пройти лечение с использованием фагов. Врачи из некоторых стран ЕС отправляют образцы, полученные от их пациентов, в Институт Элиава, из которого им обратно высылают коктейль из фагов, специально созданный для уничтожения бактерий, вызвавших инфекционное заболевание.

В то же время ученые с интересом наблюдают за исследованием Phagoburn, надеясь, что оно поможет внедрить этот метод лечения в клинику.

Бактериофаги могут стать эффективным средством борьбы с бактериальными инфекциями, резистентными к действию антибиотиков. (фото: Eliava Institute)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья: Nature 510, 15–16 (05 June 2014) doi:10.1038/510015a