Забытые фаги
В 1916 г. Феликс д’Эрелль для уничтожения бактерий вместо антибиотиков предложил использовать фаги – это было более 100 лет назад! Однако ему не повезло, потому что через десять лет (в 1928 г.) Александр Флеминг открыл антибиотик пенициллин, что положило конец планам и надеждам д’Эрелля. С антибиотиками гораздо проще работать, так как они оказывают неспецифическое действие на целый спектр бактерий и демонстрируют более высокую эффективность. В качестве терапии они абсолютно превосходят фаги. Поэтому о фаготерапии для уничтожения бактерий забыли еще до того, как она получила развитие. Это стало огромным разочарованием для д’Эрелля, который с самого начала знал, как можно использовать открытые им фаги, и продемонстрировал их эффективность. Находясь в весьма удрученном состоянии, он путешествовал по разным странам, где ему удавалось успешно лечить эпидемии различных заболеваний, в частности холеру в Индии. Вместе с Георгием Элиава в Грузии он основал Институт бактериофага в Тифлисе (сейчас Тбилиси), который работает и в наши дни.
В силу этой традиции Восточная Европа и Россия находятся в авангарде использования фаготерапии. В России можно зайти в любую аптеку и купить без рецепта продукты, содержащие фаги. Честно говоря, мне не удалось это сделать, но это исключительно потому, что я не говорю по-русски и у меня не было переводчика. В настоящее время несколько миллионов людей получают фаготерапию. Фаготерапия безвредна, но вот может ли она излечить? В литературе часто печатаются данные по пациентам, получающим эту терапию, но не приводятся данные по контрольным группам. Поэтому американские органы здравоохранения (FDA) не одобрили применение данной терапии в силу того, что не были выполнены требования контроля качества. Разрешенный к применению препарат должен быть исследован на предмет наличия побочных явлений, токсичности на животных моделях, а точно определенный исходный материал должен быть сохранен для повторного тестирования. Бактерии быстро меняются; кроме того, они образуют квазивиды, большие популяции. Таким образом, вопрос о фаготерапии отнюдь не тривиальный.
В 2010 г. на международной конференции, посвященной фагам, в Институте Пастера встал бывший пациент и рассказал участникам конференции, как благодаря трем поставкам фагов из Грузии он избавился от кожного заболевания, в то время как врачи были бессильны. На следующем заседании официальные представители соответствующих органов здравоохранения США однозначно высказывались против такой терапии, но они по крайней мере присутствовали на мероприятии, что само по себе что-нибудь да значит. Информацию по индивидуальным историям болезней воспринимать не так-то просто, и звучит она ненаучно. Однако на нее нужно обратить внимание. Во время советско-финской войны 1939 г. в полевых госпиталях раненых солдат успешно лечили смесью фагов от сибирской язвы – инфекционного заболевания, которое при отсутствии лечения приводит к смерти. Коктейль из фагов закапывали прямо в раны – местное лечение до сих пор остается самой простой и многообещающей терапией. Такой успех укрепил репутацию подобного рода лечения. Какие фаги следует использовать, как и когда – вот в чем вопрос. Д’Эрелль знал об этой проблеме. Оппоненты д’Эрелля не могли воспроизвести его эксперименты, поскольку использовали другие или неподходящие фаги. Д’Эрелль с самого начала предлагал использовать смесь, коктейль из фагов, дабы увеличить шансы того, что найдется соответствующий фаг для уничтожения бактерий.
В Польше для лечения инфекционных заболеваний простаты применяются фаги. Результаты этой практики не ошеломляющие, а информация о них не очень полно изложена. В 2012 г. было установлено, что примерно 40% из 157 пациентов продемонстрировали положительный отклик на лечение. Швейцарская компания Nestl? также начала исследования фагов. Но почему Nestl?? Вероятно, можно использовать фаги для уничтожения бактерий и производства чистой воды? Или для лечения диареи? В Бангладеш Nestl? начала с хорошо известного лабораторного фага штамма Т4 и использовала его для лечения диареи у детей. Контрольная группа, состоявшая из швейцарских детей, показала гораздо более значимые результаты – возможно, потому, что у бангладешских детей было гораздо больше различных штаммов, чем у пациентов швейцарской контрольной группы. Поэтому для терапевтических целей одного фага недостаточно. Было удивительно узнать, что в Бангладеш диарея не была вызвана типичным штаммом T4 , который, как считается, является возбудителем диареи в этой стране. Поэтому сначала необходимо ответить на базовые вопросы о природе возбудителя.
Летом 2014 г. внимание читателей привлек заголовок статьи в – «Фаготерапия возрождается». А была еще одна статья с совершенно провокационным названием «Век фагов: настало время снова использовать вирусы для уничтожения бактерий». Снова! Мы наверстываем упущенное. Замечательно! Где лучше всего использовать фаготерапию? Наиболее целесообразно использовать ее местно (на поверхности). Ожоги – одно из основных показаний для применения фаготерапии. Недавно был основан Международный консорциум по лечению ожогов фагами под названием Phagoburn, спонсируемый в рамках Седьмой рамочной европейской программы, где предлагалось лечение фаговыми суспензиями ожоговых поражений, инфицированных бактериями и .
Кроме того, опубликованы сообщения о довольно впечатляющей эффективности фаготерапии при лечении диабетической стопы, являющейся следствием ожирения и диабета. Это состояние или предрасположенность к нему наблюдается примерно у 6 млн американцев и 600 млн людей во всем мире. В 2015 г. на научной конференции в Цюрихе описывалось состояние пациентов с диабетической стопой до и после применения коктейля из фагов – заживление происходило в течение нескольких недель, и благодаря фаготерапии отпадала необходимость в ампутации. Участникам конференции продемонстрировали впечатляющие снимки. Ни одна другая терапия не может заменить фаготерапию, поскольку в зависимости от глубины раны (она может доходить до кости) активность проявляют разные штаммы бактерий, в силу чего в этом коктейле должны присутствовать разные фаги. Очень впечатляющая история успеха! Кроме того, коктейль широкого спектра фагов продемонстрировал эффективность при лечении язв нижних конечностей, трофических язв, которые часто не заживают. Столь успешное применение фаготерапии является основанием для более активного продвижения в этом направлении. Помимо этого, фаготерапия могла бы быть показана лежачим пожилым людям в домах престарелых, у которых наблюдается предрасположенность к развитию плохо поддающейся лечению пролежневой болезни (пролежней). Кроме того, важными мишенями для фаготерапии являются хроническое заболевание среднего уха, фиброзно-кистозные изменения в легких на фоне заболеваний, вызванных бактериальными инфекциями. Некоторые хирурги перед тем, как зашивать раны, обрабатывают их и хирургические нити фагами, чтобы в раны не попали бактерии, а также для профилактики развития внутрибольничных инфекций. Крайне необходимы фаги против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA, МРЗС). В Германии им инфицировано 600 000 человек, из которых 15 000 погибли. Вероятно, показатель смертности от этой инфекции занижен, а число смертельных случаев может превышать 40 000, и вполне возможно, что речь идет о 60 000 смертельных случаев. Существуют и другие резистентные микробы, в частности бета-лактамаза расширенного спектра (ESBL, БЛРС) и ванкомицин-резистентные энтерококки (ВРЭ). Даже туристы, приезжающие Индию, в течение двух недель заражаются ESBL более чем в 50% случаев, но бактерии, похоже, быстро исчезают дома, по крайней мере у здоровых людей. Миллионы людей в мире будут погибать от бактерий, устойчивых к антибиотикам. На проходившем в Германии в 2015 г. саммите «Большой семерки» МРЗС был включен в топ-лист приоритетов предстоящих действий, которые, в частности, предусматривают ограничение применения антибиотиков для людей и животных. Даже у короля Испании при эндопротезировании тазобедренного сустава наблюдалось осложнение, вызванное МРЗС. Ему пришлось делать повторную операцию – и в итоге он отрекся от престола (в силу ряда причин, в том числе и других!). Таким образом, дело не только в том, чтобы найти лучших врачей, которых король, вероятно, нашел в любом случае.
В некоторых странах, таких как Нидерланды или Норвегия, пациенты, медики, сотрудники клиник и студенты перед госпитализацией и работой в клиниках должны представить справку об отсутствии у них МРЗС. Если такой справки нет, их отправляют домой и инструктируют относительно того, как избавиться от МРЗС. В Скандинавии пациентов в неотложных случаях размещают отдельно до проведения соответствующего скрининга и получения отрицательных результатов на наличие МРЗС. В Германии подобные меры не практикуются.
Мой сосед в моем родном городе на побережье Балтийского моря страдал от разрывов аневризмы брюшной аорты, осложненных плохо поддающейся контролю и излечению бактериальной инфекцией. Кроме того, немец Феодор Линен, лауреат Нобелевской премии за достижения в области медицины, умер от осложнения аневризмы брюшной аорты на фоне бактериальной инфекции. Показана ли в этом случае фаготерапия? Если у человека нет возможности поехать в Институт им. Элиава в Тбилиси, тем не менее можно, как следует из информации на сайте института, направить туда мазок и заказать коктейль из фагов – я проверила эту информацию по телефону. Однако, как мне сообщили, для этого требуется некоторое время, потому что нужно вырастить бактерии и провести несколько серий тестов, выявляющих их чувствительность в отношении ряда фагов, чтобы подобрать подходящие. А вот вышеупомянутый пациент не мог так долго ждать. Фаги способны проникать в ниши, находить даже латентные бактерии и уничтожать их. Чем больше вокруг бактерий, тем лучше растут фаги. В настоящее время Институт медицинской микробиологии при Цюрихском университете также проводит ряд исследований фаготерапии и начал сотрудничать с Институтом им. Элиава. Недавно ЕС профинансировал создание в Тбилиси лаборатории с надлежащим уровнем безопасности, чтобы гарантировать более высокий уровень контроля качества при производстве фагов. И события начали развиваться. Это персонализированная медицина, которая «самоограничивается», когда не остается бактерий. Некоторые люди не принимают ее всерьез, считая «альтернативной», но поживем – увидим.
Мне представляется, что использование в больницах фагов для борьбы с заражениями, индуцированными резистентными бактериями, может оказаться чрезвычайно эффективным. Мне кажется целесообразным обрабатывать стены хирургических операционных фаговым спреем. Однако врачи и мои коллеги настроены пессимистично и задаются вопросом: какие именно фаги следует использовать и по каким признакам определять подходящий фаг? Нужно иметь смесь из большого количества фагов в надежде, что какие-нибудь подойдут, о чем д’Эрелль знал сто лет назад. Есть и еще один аргумент экономического характера – фаги невозможно использовать в коммерческих целях, поскольку они хорошо известны и их невозможно запатентовать. Тем не менее определенную смесь фагов запатентовать можно – а почему бы и нет? Существует ряд компаний, в частности Intralytix в США, которые разрабатывают фаги против бактерий, например (опасна для любителей деликатесов, например для швейцарского сыра вашрена, и других продуктов питания), а также против и опасного штамма (Индийская компания GangaGen пытается бороться с опасной бактерией, золотистым стафилококком, уничтожающим микрофлору в носовой полости, создав препарат StaphTame. В 2012 г. одно из мероприятий, организованных под эгидой Европейской организации по молекулярной биологии (ЕМБО) и Министерства обороны Бельгии, проводилось в армейских казармах бельгийских вооруженных сил. Никогда до этого не было такого сочетания организаторов и подобного места проведения. Но и то и другое было оправданно: военные – первые потребители таких препаратов и до сих пор самые важные. Организаторы зарезервировали целый день для проведения пяти презентаций фаготерапии. Должно быть, кто-то вспомнил о солдатах, излеченных в 1939 г. Один стоматолог рассказал, что пытается использовать фаги для профилактики инфицирования имплантатов бактериями, что может привести к опасным осложнениям, в частности к инфицированию , – это побочный эффект стоматологического лечения, который может привести к летальному исходу. Настало время фагов. (Ниже приводится подробная информация из одной истории болезни.)
Много факторов говорят в пользу использования фагов: для них характерно самодозирование (чем больше бактерий, тем больше появляется фагов, которые их уничтожают) и самоограничение (когда бактерий не остается, они погибают). Уникальная способность! И последний, но не менее значимый фактор: фаготерапия дешева – и это большое преимущество для развивающихся стран. В большинстве случаев мишенями такой терапии являются мокнущие открытые раны и изъязвления, которые можно обрабатывать наружно, и фаги могут размножаться. Когда фаги вводятся перорально, они погибают, проходя через желудок, поэтому при лечении кишечных инфекций их нужно помещать в капсулы.
Каковы же ограничения и опасности фаготерапии? Фаги переносят гены путем горизонтального переноса генов. Не допускается передача генов, обуславливающих устойчивость к антибиотикам. Более того, фаги, используемые в лечении человека, не должны интегрироваться в геном бактерий. Они должны быть литическими, то есть они размножаются, затем происходит лизис и уничтожение бактерий. Это напоминает новую противораковую терапию с использованием «онколитических» вирусов, которые также реплицируются, подвергаются лизису и уничтожают опухолевые клетки, – точно такой же принцип.
И все же есть ряд значимых побочных явлений, которые необходимо исключить. Влияют ли фаги на геном бактерий? Может быть, они индуцируют образование новых фаг-резистентных штаммов? Резистентные бактерии (бактерии, которые невозможно уничтожить при помощи фагов) – одна из важных проблем, поскольку бактерии способны изменять свои поверхностные рецепторы и предотвращать проникновение фагов. Необходима комбинированная терапия. Нам известно, по крайней мере со времени начала использования эффективной анти-ВИЧ-терапии, что комбинированные подходы эффективнее монотерапий. Д’Эрелль знал это еще сто лет назад. Поэтому нужно провести много контрольных экспериментов, чего требуют медицинские регуляторные органы. Правил, регулирующих использование лекарств у людей, огромное число.
Мы хорошо представляем, как ведут себя фаги в лабораторных условиях, поскольку уже 50 лет фаги являются одной из важных областей исследования в молекулярной биологии. Нужно отдать должное хорошо известному специалисту по фагам Максу Дельбрюку за открытие такой научной сферы, как исследование фагов. Он представил фаги как модель жизни (показал, как они ведут себя при репликации и мутагенезе). Поэтому мы много знаем о молекулярных механизмах фагов, но только в лабораторных условиях, и совсем не так много о том, как они себя ведут в реальной жизни или в естественной среде, например в кишечнике. И, похоже, фаги ведут себя очень по-разному. В лабораторных условиях фаги Т4 (тип 4) растут медленно, а фаги Т7 (тип 7) – быстро, хотя в кишечнике они растут с одинаковой скоростью. Вероятно, это зависит еще и от индивидуальных особенностей организма. До того, как фаги окажутся в состоянии спасать человеческие жизни, нам нужно многое узнать о механизме действия фагов в организме пациентов. Нам нужно разобраться в специфическом действии фагов на соответствующие бактерии. В этом смысле антибиотики намного превосходят фаги: они эффективны, даже если их бактерии-мишени неизвестны. Но ситуация может меняться, по крайней мере из-за того, что бактерии приобретают устойчивость к антибиотикам, в силу чего необходимо предварительное тестирование антибиотиков с целью определения их эффективности в определенной ситуации. Весной 2012 г. ВОЗ провозгласила завершение эры антибиотиков. Кроме того, лаборатория в Колд-Спринг-Харбор посвятила этой теме конференцию в Банбери – своего рода «мозговой центр» по вопросам будущего.
