Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий. - Сакс Джессика Снайдер
К концу этой четырехмесячной кампании использование антибиотиков в данных городах упало почти на 20 %. Более того, исследователи отметили также резкое падение устойчивости к антибиотикам у другой бактерии — пневмококка, одного из главных возбудителей пневмонии и менингита, а также хронических ушных инфекций. В тех городах, где добросовестное использование экспресс-метода анализа на стрептококков привело к снижению объема прописываемых антибиотиков, доля носителей устойчивых штаммов пиогенного стрептококка среди детей в детских садах, исходно составлявшая больше половины, теперь оказалась немногим больше трети.
К сожалению, в распоряжении врачей имеется лишь очень скромный набор антигенных экспресс-методов, подобных десятиминутному анализу на стрептококков, поскольку эффективность таких методов зависит от наличия у бактерии довольно большого и сложного поверхностного антигена. У большинства бактерий такие молекулярные “рекламные панели” отсутствуют.
Другая, даже более серьезная проблема с подобными анализами (как на антигены, так и на характерные гены) состоит в том, что они не позволяют врачу узнать, что еще может быть причиной расстройства, говорит Майкл Данн, заведующий отделением клинических разработок фармацевтического гиганта Pfizer в Нью-Лондоне (штат Коннектикут). “Если пренебречь всеми остальными микробами и сосредоточиться на борьбе с тем, которого выявил анализ, есть риск, что пациент тем временем умрет от чего-нибудь другого”, — объясняет он. Например, рана, зараженная стафилококком, может быть одновременно заражена также пиогенным стрептококком или синегнойной палочкой, причем любой из этих микробов, если им пренебречь, способен вызвать смертельное заражение крови.
Данн говорит, что ему хотелось бы дать исследованиям в области антибиотиков, проводимым компанией Pfizer, новое направление, отойдя от средств широкого спектра действия и обратившись к поискам “снайперских пуль”, готовых уничтожать лишь микробов определенного вида. В то же время он отмечает, что это может произойти лишь в том случае, если в распоряжении врачей окажутся методы точной диагностики, позволяющие выявлять у пациента широкий спектр микробов и определять, к каким антибиотикам они восприимчивы.
Совсем другой Майкл Данн (совпадение имен и интересов оказалось чистой случайностью), специалист по молекулярной микробиологии из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, описал как раз такое приспособление в одном из номеров Journal of Clinical Microbiology за 2003 год. В своем откровенно футурологическом очерке второй Данн описывает обычное утро 2025 года терапевта Джеффри Лейна, три года назад окончившего медициною школу. Лейн берет мазок с горла шестнадцатилетнего ^ноши, который жалуется на сильные боли при глотании, головную боль и тошноту. Проведя тампоном по миндалинам пациента, Лейн вставляет этот тампон в портативный аппарат для диагностики инфекционных заболеваний — на вид чем-то похожий на устройство, которым пользуется доктор Леонард Маккой из сериала “Звездный путь”.Затем Лейн вставляет в ручку аппарата одну из пяти деющихся в его распоряжении кассет — предназначенную для респираторных инфекций. Внутренности этой кассеты набиты генными зондами, позволяющими выявлять более 150 разновидностей бактерий, вирусов и грибов, известных как возбудители подобных инфекций, а также несколько тысяч бактериальных генов разных форм патогенности и устойчивости к антибиотикам. В другом отделении аппарата установлены молекулярные зонды, позволяющие находить белки и другие молекулы, по которым можно определить, работают ли какие-либо из этих генов, синтезируя токсины или ферменты, деактивирующие антибиотики (признак того, что содержащая эти гены бактерия — не случайный свидетель, а возбудитель заболевания). Пациент покидает кабинет врача через пятнадцать минут, после того как диагностическое устройство обнаруживает у него больше дюжины ДНК- и РНК-последовательностей, специфических для пиогенного стрептококка, и определяет, что данный микроб устойчив к пенициллинам, метициллинам, цефалоспоринам и стрептограминам. Получив эти сведения, Лейн выписывает пациенту старомодный бета-лак- там в сочетании с ингибитором бета-лактамазы.
Со времени публикации этого очерка исследователи протестировали три прототипа подобного диагностического устройства, один из которых уже близок к поступлению в продажу. Появление первого из них, ДНК-микрочипа разработанного учеными из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса, связано с угрозой биотерроризма. Этот микрочип позволял за шесть часов одно, временно проверять образец на наличие восемнадцати различных смертельных микробов и вирусов, в том числе одиннадцати разновидностей бактерий, от Bacillus anthracis (возбудителя сибирской язвы) до Yersinia pestis (возбудителя чумы). Делалось это путем поиска генов 165 рРНК любого из этих микробов (видоспецифичного признака, которым микробиологи пользуются при сортировке смешанных образцов неизвестных бактерий, — см. часть 2). “Для 2002 года это был впечатляющий результат, — говорит Том Слезак, специалист по биоинформатике из Ливерморской лаборатории. — Но теперь мы знаем, что возможности анализов по 165 рРНК ограниченны. В некоторых случаях они даже не позволяют надежно определять вид”. Еще более важным препятствием на пути клинического применения подобных микрочипов, добавляет Слезак, была стоимость их использования: проверка каждого образца обходилась в несколько сотен долларов. И все же этот прототип остается важным достижением: стоимость ДНК-микрочипов с каждым годом падает, а более информативные генные мишени уже найдены и ждут внедрения в технологии следующего поколения.
Вторая попытка получить что-то похожее на описанный Данном MyCrobe была сделана в 2004 году в Медицинском и стоматологическом университете Нью-Джерси для выявления особо устойчивых к антибиотикам и наиболее смертоносных штаммов стафилококков. Разработанное сотрудниками университета устройство позволяло проверять взятые у пациентов образцы на наличие шести бактериальных генов. Наличие первых трех из них подтверждало присутствие в образце золотистого стафилококка, а остальные указывали на устойчивость к метициллину, устойчивость к ванкомицину и синтез токсина — лейкоцидина Пантона — Валентайна. Менее чем за три часа анализ давал результаты в виде набора разноцветных светящихся точек. Проблема была в том, что по этим мерцающим точкам исследователи не могли сказать, имеются обнаруженные гены устойчивости у золотистого стафилококка или же у какого-то “случайного свидетеля” — другой бактерии из того же образца. Например, гены устойчивости к метициллину встречаются также у кожного микроба Staphylococcus epidermidis, а гены устойчивости к ванкомицину распространены у внутрибольничных штаммов кишечных бактерий энтерококков.
В 2005 году биотехнологическая компания GeneOhm из Сан-Диего начала тестировать метод второго поколения для диагностики MRSA, в котором используется изящное решение проблемы “какой ген у какого микроба”. Анализ образцов на предмет наличия MRSA, занимавший два часа, проводился с помощью двух сцепленных друг с другом ДНК- зондов, один из которых соединялся с отрезком ДНК, связанным с устойчивостью к метициллину, а другой — с видоспецифичным геном золотистого стафилококка. Поскольку сдвоенный зонд не может дотянуться до двух удаленных мишеней одновременно, такой анализ дает положительный результат только в том случае, если обе мишени расположены на одной хромосоме (то есть имеются у одного итого же микроба). В 2007 году, когда пишутся эти строки, данное приспособление уже успешно прошло клинические испытания и имеет неплохие шансы получить одобрение Управления пищевых продуктов и медикаментов.
“Я полагаю, — говорит Майкл Данн из компании Pfizer, — что мы стоим сейчас на пороге настоящего прорыва в диагностике, который позволит нам получать антибиотики, действующие даже не на единственный вид, а на единственный штамм, быть может — даже единственный организм.
Необходимость истреблять всех “хороших” стрептококков в горле у пациента, чтобы избавить его от “плохого” пиогенного стрептококка, безвозвратно уйдет в прошлое”.
