Νομίζαμε ότι μετά την ανακάλυψη της πενικιλίνης δεν θα φοβόμασταν πια τα μικρόβια. Αλλά κάναμε λάθος. Είναι σαν πραγματικός πόλεμος. Ο άνθρωπος εφευρίσκει νέα μέσα άμυνας ενάντια στις βακτηριακές επιθέσεις. Σε απάντηση, οι μικροοργανισμοί βελτιώνουν τα όπλα, εκπαιδεύουν μαχητές, χρησιμοποιούν ομάδες καμουφλάζ και σαμποτάζ. Το πρόβλημα των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά λοιμώξεων έχει γίνει τόσο σοβαρό που πρόσφατα αφιερώθηκε σε αυτό ειδική σύνοδος της Γενικής Συνέλευσης του ΟΗΕ. Σύμφωνα με τα στοιχεία που παρουσιάζονται, τουλάχιστον 700.000 άνθρωποι πεθαίνουν κάθε χρόνο εξαιτίας λοιμώξεων ανθεκτικών στα φάρμακα. Τα άφθαρτα μικρόβια βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με την παγκόσμια κλιματική αλλαγή και άλλα προβλήματα σε πλανητική κλίμακα.
Ο ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη Staphylococcus aureus (MRSA) είναι ένα βακτήριο που είναι ανθεκτικό σε πολλά αντιβιοτικά (ιδιαίτερα τις πενικιλίνες). Προκαλεί σοβαρή πνευμονία και σήψη. Φυσικά, στην πραγματικότητα, το μικρόβιο δεν μοιάζει κάπως έτσι: το κακό χαμόγελο είναι η φαντασίωση του καλλιτέχνη. Φωτογραφία: "Schrödinger's Cat"
Τον χειμώνα του 2003, ο Ricky Lannetty, ένας επιτυχημένος 21χρονος ποδοσφαιριστής, εμφάνισε βήχα και στη συνέχεια ναυτία. Λίγες μέρες αργότερα, η μητέρα του Ricky ανάγκασε τον γιο της να δει έναν γιατρό. Όλα τα συμπτώματα έδειχναν τον ιό της γρίπης, επομένως δεν συνταγογραφούσε αντιβιοτικά στον Ρίκι, επειδή σκοτώνουν τα βακτήρια και όχι τους ιούς. Αλλά η ασθένεια δεν εξαφανίστηκε και η μητέρα πήγε τον Ricky σε ένα τοπικό νοσοκομείο - μέχρι εκείνη τη στιγμή, τα νεφρά του νεαρού είχαν ήδη αποτύχει. Του συνταγογραφήθηκαν δύο ισχυρά αντιβιοτικά: κεφεπίμη και βανκομυκίνη. Αλλά λιγότερο από μια μέρα αργότερα, ο Ricky πέθανε. Οι δοκιμές αποκάλυψαν ότι ο δολοφόνος ήταν ο Staphylococcus aureus (MRSA) ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη, ένα τοξικό βακτήριο που είναι ανθεκτικό σε πολλαπλά αντιβιοτικά.
Στελέχη όπως το MRSA αναφέρονται πλέον ως υπερμικρόβια. Σαν ήρωες τρόμου, μεταλλάσσονται και αποκτούν υπερδυνάμεις που τους επιτρέπουν να αντισταθούν στους εχθρούς τους - τα αντιβιοτικά.
Τέλος της εποχής των αντιβιοτικών
Το 1928, μετά την επιστροφή από τις διακοπές, ο Βρετανός βιολόγος Αλεξάντερ Φλέμινγκ ανακάλυψε ότι τα πιάτα Petri με καλλιέργειες βακτηρίων που άφησε ακούσια ήταν κατάφυτα από μούχλα. Ένας κανονικός άνθρωπος το έπαιρνε και το πετούσε, αλλά ο Φλέμινγκ άρχισε να μελετά τι συνέβη με τους μικροοργανισμούς. Και ανακάλυψα ότι σε εκείνα τα μέρη όπου υπάρχει μούχλα, δεν υπάρχουν βακτήρια σταφυλόκοκκου. Έτσι ανακαλύφθηκε η πενικιλίνη.
Ο Φλέμινγκ έγραψε: «Όταν ξύπνησα στις 28 Σεπτεμβρίου 1928, σίγουρα δεν σχεδίαζα να φέρω επανάσταση στην ιατρική ανακαλύπτοντας το πρώτο αντιβιοτικό στον κόσμο, αλλά πιστεύω ότι αυτό ακριβώς έκανα». Ο Βρετανός βιολόγος για την ανακάλυψη της πενικιλίνης το 1945 έλαβε το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής (μαζί με τους Howard Flory και Ernst Cheyne, οι οποίοι ανέπτυξαν την τεχνολογία για τον καθαρισμό της ουσίας).
Ο σύγχρονος άνθρωπος είναι συνηθισμένος στο γεγονός ότι τα αντιβιοτικά είναι προσιτές και αξιόπιστοι βοηθοί στην καταπολέμηση των μολυσματικών ασθενειών. Κανείς δεν πανικοβάλλεται για έναν πονόλαιμο ή μια γρατσουνιά στο χέρι του. Αν και πριν από διακόσια χρόνια, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα υγείας, ακόμη και σε θάνατο. Ο 20ός αιώνας ήταν η εποχή των αντιβιοτικών. Μαζί με τον εμβολιασμό, έσωσαν εκατομμύρια, ίσως και δισεκατομμύρια ανθρώπους που σίγουρα θα είχαν πεθάνει από λοιμώξεις. Τα εμβόλια, δόξα τω Θεώ, λειτουργούν σωστά (οι γιατροί δεν εξετάζουν σοβαρά το κοινωνικό κίνημα των εμβολιομάχων). Όμως η εποχή των αντιβιοτικών φαίνεται να φτάνει στο τέλος της. Ο εχθρός έρχεται.
Πώς γεννιούνται τα υπερμικρόβια
Τα μονοκύτταρα πλάσματα άρχισαν να εξερευνούν πρώτα τον πλανήτη (πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια) - και μάχονταν συνεχώς μεταξύ τους. Τότε εμφανίστηκαν πολυκύτταροι οργανισμοί: φυτά, αρθρόποδα, ψάρια... Όσοι διατήρησαν το μονοκύτταρο καθεστώς σκέφτηκαν: τι θα γινόταν αν βάλουμε τέλος στις εμφύλιες διαμάχες και αρχίσουμε να καταλαμβάνουμε νέα εδάφη; Μέσα το πολυκύτταρο είναι ασφαλές και υπάρχει άφθονο φαγητό. Επίθεση! Τα μικρόβια μετακινήθηκαν από το ένα πλάσμα στο άλλο μέχρι να φτάσουν σε ένα άτομο. Είναι αλήθεια ότι αν κάποια βακτήρια ήταν «καλά» και βοήθησαν τον ιδιοκτήτη, τότε άλλα προκαλούσαν μόνο κακό.
Οι άνθρωποι αντιτάχθηκαν τυφλά σε αυτά τα «κακά» μικρόβια: εισήγαγαν την καραντίνα και έκαναν την αιμοληψία (για μεγάλο χρονικό διάστημα αυτός ήταν ο μόνος τρόπος για να καταπολεμηθούν όλες οι ασθένειες). Και μόνο τον XIX αιώνα έγινε σαφές ότι ο εχθρός έχει πρόσωπο. Τα χέρια άρχισαν να πλένονται, τα νοσοκομεία και τα χειρουργικά εργαλεία άρχισαν να αντιμετωπίζονται με απολυμαντικά. Μετά την ανακάλυψη των αντιβιοτικών, φαινόταν ότι η ανθρωπότητα είχε λάβει ένα αξιόπιστο μέσο για την καταπολέμηση των λοιμώξεων. Όμως τα βακτήρια και οι άλλοι μονοκύτταροι οργανισμοί δεν ήθελαν να φύγουν από το ζεστό μέρος και άρχισαν να αποκτούν αντίσταση στα φάρμακα.
Ένα υπερμικρόβιο μπορεί να αντισταθεί σε ένα αντιβιοτικό με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, είναι σε θέση να παράγει ένζυμα που αποικοδομούν το φάρμακο. Μερικές φορές είναι απλώς τυχερός: ως αποτέλεσμα μεταλλάξεων, η μεμβράνη του γίνεται άτρωτη - ένα κέλυφος στο οποίο τα φάρμακα χρησιμοποιούσαν για ένα συντριπτικό χτύπημα. Τα ανθεκτικά βακτήρια γεννιούνται με διαφορετικούς τρόπους. Μερικές φορές, ως αποτέλεσμα της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, βακτήρια επιβλαβή για τον άνθρωπο δανείζονται άμυνες φαρμάκων από ωφέλιμα.
Μια άλλη, πιο ρεαλιστική εικόνα του ανθεκτικού στη μεθικιλλίνη Staphylococcus aureus (MRSA). Κάθε χρόνο εξαπλώνεται ευρύτερα, ειδικά μέσα στα νοσοκομεία και σε άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα. Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτό το μικρόβιο σκοτώνει περίπου 18 χιλιάδες ανθρώπους κάθε χρόνο (ο ακριβής αριθμός των ασθενών και των νεκρών είναι ακόμα αδύνατο να προσδιοριστεί). Φωτογραφία: "Schrödinger's Cat"
Μερικές φορές ο ίδιος ο άνθρωπος μετατρέπει το σώμα σε κέντρο εκπαίδευσης για δολοφονικά βακτήρια. Ας πούμε ότι αντιμετωπίζουμε την πνευμονία με αντιβιοτικά. Ο γιατρός συνέστησε: πρέπει να πάρετε το φάρμακο για δέκα ημέρες. Αλλά την πέμπτη, όλα φεύγουν και αποφασίζουμε ότι αρκεί να δηλητηριάσουμε το σώμα με κάθε είδους βρωμιά και να σταματήσουμε να το παίρνουμε. Σε αυτό το σημείο, έχουμε ήδη σκοτώσει μερικά από τα βακτήρια που είναι λιγότερο ανθεκτικά στο φάρμακο. Όμως οι πιο δυνατοί παρέμειναν ζωντανοί και μπόρεσαν να αναπαραχθούν. Έτσι, υπό την αυστηρή μας καθοδήγηση, η φυσική επιλογή άρχισε να λειτουργεί.
"Η αντοχή στα φάρμακα είναι ένα φυσικό φαινόμενο εξέλιξης. Υπό την επίδραση των αντιμικροβιακών, οι πιο ευαίσθητοι μικροοργανισμοί πεθαίνουν, ενώ οι ανθεκτικοί παραμένουν. Και αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται, μεταφέροντας αντίσταση στους απογόνους τους και σε ορισμένες περιπτώσεις σε άλλους μικροοργανισμούς", εξηγεί ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας.
Μονοκύτταρα επίθεση
Το φθινόπωρο του 2016 πραγματοποιείται στη Νέα Υόρκη συνεδρίαση της Γενικής Συνέλευσης του ΟΗΕ, στην οποία συμμετέχουν εκπρόσωποι 193 χωρών, δηλαδή όλου του πλανήτη. Συνήθως, εδώ συζητούνται θέματα πολέμου και ειρήνης. Τώρα όμως δεν μιλάμε για τη Συρία, αλλά για μικρόβια που έχουν αναπτύξει αντοχή στα φάρμακα.
Η πρόβλεψη είναι ζοφερή. «Οι λοιμώξεις γίνονται ολοένα και πιο δύσκολο να θεραπευτούν από τους ασθενείς καθώς το επίπεδο αντοχής των παθογόνων μικροοργανισμών στα αντιβιοτικά και, ακόμη χειρότερα, στα εφεδρικά αντιβιοτικά, αυξάνεται σταθερά. Σε συνδυασμό με την εξαιρετικά αργή ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών, αυτό αυξάνει την πιθανότητα αναπνευστικών και δερματικών λοιμώξεις, μονοπάτια ουρολοιμώξεων, η ροή του αίματος μπορεί να γίνει ανίατη και ως εκ τούτου θανατηφόρα», εξηγεί ο Δρ Nedret Emiroglu από το Ευρωπαϊκό Γραφείο του ΠΟΥ.
Θα πρόσθετα σίγουρα την ελονοσία και τη φυματίωση σε αυτόν τον κατάλογο ασθενειών. Τα τελευταία χρόνια, η καταπολέμησή τους γίνεται όλο και πιο δύσκολη, καθώς τα παθογόνα έχουν γίνει ανθεκτικά στα φάρμακα, διευκρινίζει ο Yury Vengerov.
Ο Keiji Fukuda, Βοηθός Γενικός Διευθυντής του ΠΟΥ για την Ασφάλεια Υγείας, λέει περίπου το ίδιο: «Τα αντιβιοτικά χάνουν την αποτελεσματικότητά τους, έτσι ώστε οι κοινές λοιμώξεις και οι μικροτραυματισμοί που έχουν θεραπευθεί για πολλές δεκαετίες μπορούν τώρα να σκοτώσουν ξανά».
Μοντέλο βακτηριοφάγου που μολύνει ένα μικρόβιο. Αυτοί οι ιοί εισβάλλουν στα βακτήρια και προκαλούν τη λύση τους, δηλαδή τη διάλυσή τους. Αν και οι βακτηριοφάγοι ανακαλύφθηκαν στις αρχές του 20ου αιώνα, μόλις τώρα περιλαμβάνονται στα επίσημα ιατρικά βιβλία αναφοράς. Φωτογραφία: "Schrödinger's Cat"
Τα βακτήρια άρχισαν να αντιστέκονται με ιδιαίτερο ζήλο όταν τα αντιβιοτικά άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε μεγάλες ποσότητες στα νοσοκομεία και στη γεωργία, διαβεβαιώνει ο βιοχημικός Konstantin Miroshnikov (Διδάκτωρ Χημείας, Επικεφαλής του Εργαστηρίου Μοριακής Βιομηχανικής του Ινστιτούτου Βιοοργανικής Χημείας με το όνομα M.M. .A. Ovchinnikov RAS). - Για παράδειγμα, για να σταματήσουν τις ασθένειες στα κοτόπουλα, οι αγρότες χρησιμοποιούν δεκάδες χιλιάδες τόνους αντιβιοτικών. Συχνά για πρόληψη, που επιτρέπει στα βακτήρια να γνωρίσουν καλύτερα τον εχθρό, να τον συνηθίσουν και να αναπτύξουν αντίσταση. Τώρα η χρήση αντιβιοτικών άρχισε να περιορίζεται από το νόμο. Πιστεύω ότι η δημόσια συζήτηση για τέτοια θέματα και η περαιτέρω αυστηροποίηση του νόμου θα επιβραδύνει την ανάπτυξη ανθεκτικών βακτηρίων. Αλλά δεν θα σταματήσουν.
Οι δυνατότητες δημιουργίας νέων αντιβιοτικών έχουν σχεδόν εξαντληθεί και τα παλιά αποτυγχάνουν. Κάποια στιγμή, θα είμαστε ανίσχυροι ενάντια στις λοιμώξεις, - παραδέχεται ο Γιούρι Βενγκέροφ. - Είναι επίσης σημαντικό να κατανοήσουμε ότι τα αντιβιοτικά μετατρέπονται σε φάρμακο μόνο όταν υπάρχει μια δόση που μπορεί να σκοτώσει μικρόβια, αλλά να μην βλάψει ένα άτομο. Η πιθανότητα εύρεσης τέτοιων ουσιών είναι όλο και μικρότερη.
Κέρδισε ο εχθρός;
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας δημοσιεύει περιοδικά δηλώσεις πανικού: λένε ότι τα αντιβιοτικά πρώτης γραμμής δεν είναι πλέον αποτελεσματικά, τα πιο σύγχρονα είναι επίσης κοντά στη συνθηκολόγηση και δεν έχουν ακόμη εμφανιστεί ουσιαστικά νέα φάρμακα. Χάθηκε ο πόλεμος;
Υπάρχουν δύο τρόποι για την καταπολέμηση των μικροβίων, - λέει ο βιολόγος Denis Kuzmin (PhD στη Βιολογία, υπάλληλος του Εκπαιδευτικού και Επιστημονικού Κέντρου του Ινστιτούτου Βιοοργανικής Χημείας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών). - Πρώτον, να αναζητήσετε νέα αντιβιοτικά που επηρεάζουν συγκεκριμένους οργανισμούς και στόχους, επειδή τα αντιβιοτικά «μεγάλου διαμετρήματος» είναι που επηρεάζουν μια ολόκληρη δέσμη βακτηρίων ταυτόχρονα που προκαλούν επιταχυνόμενη ανάπτυξη αντοχής. Για παράδειγμα, είναι δυνατό να σχεδιαστούν φάρμακα που αρχίζουν να δρουν μόνο όταν καταποθεί ένα βακτήριο με συγκεκριμένο μεταβολισμό. Επιπλέον, οι κατασκευαστές αντιβιοτικών - που παράγουν μικρόβια - πρέπει να αναζητηθούν σε νέα μέρη, να χρησιμοποιούν πιο ενεργά τις φυσικές πηγές, τις μοναδικές γεωγραφικές και οικολογικές ζώνες του οικοτόπου τους. Δεύτερον, πρέπει να αναπτυχθούν νέες τεχνολογίες για την απόκτηση και την καλλιέργεια παραγωγών αντιβιοτικών.
Αυτές οι δύο μέθοδοι εφαρμόζονται ήδη. Νέες μέθοδοι για την εύρεση και τον έλεγχο αντιβιοτικών αναπτύσσονται. Οι μικροοργανισμοί που μπορούν να γίνουν μια νέα γενιά όπλων αναζητούνται παντού: σε σάπια υπολείμματα φυτών και ζώων, λάσπη, λίμνες και ποτάμια, αέρα... Για παράδειγμα, οι επιστήμονες κατάφεραν να απομονώσουν μια αντιμικροβιακή ουσία από τη βλέννα που σχηματίζεται στο δέρμα του ένας βάτραχος. Θυμάστε την αρχαία παράδοση να βάζουμε έναν βάτραχο σε μια κανάτα με γάλα για να μην ξινίσει; Τώρα αυτός ο μηχανισμός έχει μελετηθεί και προσπαθούν να τον φέρουν στην ιατρική τεχνολογία.
Ενα άλλο παράδειγμα. Πιο πρόσφατα, Ρώσοι επιστήμονες από το Ερευνητικό Ινστιτούτο για την Ανακάλυψη Νέων Αντιβιοτικών. G.F. Ο Gause ερεύνησε τους κατοίκους των βρώσιμων μανιταριών και βρήκε πολλές πιθανές πηγές νέων φαρμάκων.
Οι επιστήμονες από το Νοβοσιμπίρσκ που εργάζονται στο ρωσο-αμερικανικό εργαστήριο βιοϊατρικής χημείας του ICBFM SB RAS πήγαν στον άλλο δρόμο. Κατάφεραν να αναπτύξουν μια νέα κατηγορία ουσιών - φωσφορυλγουανιδίνες (είναι δύσκολο να προφέρεται και δεν είναι εύκολο να γραφτεί). Πρόκειται για τεχνητά ανάλογα νουκλεϊκών οξέων (ακριβέστερα, των θραυσμάτων τους), τα οποία διεισδύουν εύκολα στο κύτταρο και αλληλεπιδρούν με το DNA και το RNA του. Τέτοια θραύσματα μπορούν να δημιουργηθούν για κάθε συγκεκριμένο παθογόνο με βάση την ανάλυση του γονιδιώματός του. Επικεφαλής του έργου είναι ο Αμερικανός Sidney Altman (νικητής του βραβείου Νόμπελ Χημείας το 1989 (μαζί με τον Thomas Check). Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Yale. Το 2013 έλαβε ρωσική υποτροφία και άρχισε να εργάζεται στο Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of το Παράρτημα της Σιβηρίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών).
Αλλά οι πιο δημοφιλείς περιοχές για την εύρεση φαρμάκων κατά των λοιμώξεων είναι οι βακτηριοφάγοι και τα αντιμικροβιακά πεπτίδια.
Σύμμαχοι από τη λακκούβα
Από την οπτική γωνία, το κτίριο IBCh RAS μοιάζει με διπλή έλικα DNA. Και ακριβώς έξω από την πύλη στέκεται ένα ακατανόητο γλυπτό. Το πιάτο εξηγεί ότι πρόκειται για ένα σύμπλεγμα του αντιβιοτικού βαλινομυκίνης με ένα ιόν καλίου στη μέση. Πριν από πενήντα χρόνια, το προσωπικό του ινστιτούτου κατάλαβε πώς συνδέονται τα μεταλλικά ιόντα μεταξύ τους και πώς στη συνέχεια περνούν από την κυτταρική μεμβράνη χάρη στα ιονοφόρα.
Τώρα το IBCh εργάζεται επίσης σε ένα άλλο θέμα - τους βακτηριοφάγους. Πρόκειται για ειδικούς ιούς που προσβάλλουν επιλεκτικά βακτήρια. Ο επικεφαλής του εργαστηρίου μοριακής βιομηχανικής, Konstantin Miroshnikov, αποκαλεί στοργικά τους βακτηριοφάγους του ζώα.
Οι φάγοι είναι καλοί και ταυτόχρονα κακοί γιατί δρουν σε ένα συγκεκριμένο παθογόνο. Αφενός, στοχεύουμε μόνο σε εκείνα τα μικρόβια που παρεμβαίνουν στη ζωή και δεν ενοχλούν τις υπόλοιπες, και από την άλλη, χρειάζεται χρόνος για να βρεθεί ο σωστός φάγος, ο οποίος συνήθως δεν είναι αρκετός, - ο επικεφαλής του εργαστηρίου χαμόγελα.
Τόσο τα βακτήρια όσο και οι βακτηριοφάγοι βρίσκονται σε κάθε λακκούβα. Πολεμούν συνεχώς μεταξύ τους, αλλά για εκατομμύρια χρόνια καμία πλευρά δεν μπορεί να νικήσει την άλλη. Εάν ένα άτομο θέλει να ξεπεράσει τα βακτήρια που επιτίθενται στο σώμα του ή στις πατάτες σε μια αποθήκη, περισσότεροι από τους αντίστοιχους βακτηριοφάγους πρέπει να παραδοθούν στον τόπο αναπαραγωγής των βακτηρίων. Εδώ είναι μια μεταφορά, για παράδειγμα: όταν ανέπτυξαν την ακτή της Χρυσής Άμμου στη Βουλγαρία, υπήρχαν πολλά φίδια, μετά έφεραν πολλούς σκαντζόχοιρους και γρήγορα άλλαξαν την ισορροπία της πανίδας.
Πριν από δύο χρόνια, αρχίσαμε να συνεργαζόμαστε με το αγροτικό πάρκο Rogachevo κοντά στο Dmitrov. Ο γενικός διευθυντής του οργανισμού, Alexander Chuenko, είναι ένας πρώην μηχανικός ηλεκτρονικών και ένας πεφωτισμένος καπιταλιστής, που δεν είναι ξένος στην επιστημονική προσέγγιση, - λέει ο Konstantin. - Η καλλιέργεια της πατάτας καταναλώθηκε από πηκτολυτικά βακτήρια - μαλακή σήψη που ζει στις αποθήκες. Εάν το πρόβλημα δεν λυθεί, οι πατάτες μετατρέπονται γρήγορα σε τόνους δύσοσμου πολτού. Η επεξεργασία της πατάτας με φάγους επιβραδύνει τουλάχιστον απότομα την ανάπτυξη μόλυνσης - το προϊόν διατηρεί τη γεύση και την παρουσίασή του περισσότερο τόσο στην αποθήκευση όσο και στα ράφια των καταστημάτων. Ταυτόχρονα, οι φάγοι επιτέθηκαν σε σήψη μικρόβια και βιοδιασπάστηκαν - αποσυντέθηκαν σε σωματίδια DNA, πρωτεΐνες και πήγαν να θρέψουν άλλους μικροοργανισμούς. Μετά από επιτυχημένες δοκιμές, η διοίκηση πολλών μεγάλων γεωργικών συγκροτημάτων ενδιαφέρθηκε για μια τέτοια βιοπροστασία της καλλιέργειας.
Πώς καταφέρατε να βρείτε τους κατάλληλους βακτηριοφάγους και να τους μετατρέψετε σε αντίδοτο; ρωτάω, ρίχνοντας μια ματιά στον φάγο-παιχνίδι πάνω από τη στοίβα των βιβλίων.
Υπάρχει μια κλασική μέθοδος διπλού άγαρ που πρέπει να αναζητήσετε. Αρχικά, απλώστε ένα είδος γκαζόν με βακτήρια στην πρώτη στρώση άγαρ σε ένα πιάτο Petri, ρίξτε νερό από τη λακκούβα από πάνω και καλύψτε με μια δεύτερη στρώση άγαρ. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ένα καθαρό σημείο εμφανίζεται σε αυτό το λασπωμένο γκαζόν, πράγμα που σημαίνει ότι ο φάγος έφαγε το βακτήριο. Απομονώνουμε τον φάγο και τον μελετάμε.
Το εργαστήριο του Miroshnikov, μαζί με Ρώσους και ξένους συναδέλφους, έλαβε επιχορήγηση από το Ρωσικό Ίδρυμα Επιστημών για τη μελέτη και τη διάγνωση παθογόνων παραγόντων πατάτας. Υπάρχει κάτι που πρέπει να δουλέψουμε: τα φυτικά βακτήρια έχουν μελετηθεί πολύ χειρότερα από τα ανθρώπινα. Ωστόσο, με το σώμα μας, επίσης, πολλά ασαφή. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι γιατροί δεν εξετάζουν έτσι ένα άτομο: όλες οι εξετάσεις και οι εξετάσεις είναι προσαρμοσμένες στα αντιβιοτικά και χρειάζονται άλλες μέθοδοι για τη θεραπεία με φάγο.
Η θεραπεία με φάγο δεν είναι φάρμακο με τη σημερινή έννοια, αλλά μάλλον μια ολοκληρωμένη υπηρεσία που περιλαμβάνει ταχεία διάγνωση και επιλογή της σωστής θεραπείας έναντι ενός συγκεκριμένου παθογόνου. Στη Ρωσία, τα παρασκευάσματα φάγων περιλαμβάνονται στον κατάλογο των φαρμάκων, αλλά δεν αναφέρονται στις οδηγίες για τους θεραπευτές. Έτσι οι γιατροί που ασχολούνται με το θέμα αναγκάζονται να χρησιμοποιούν φάγους με δικό τους κίνδυνο και κίνδυνο. Και στην Πολωνία, για παράδειγμα, ο νόμος λέει ότι εάν ένας ασθενής δεν μπορεί να θεραπευτεί με την παραδοσιακή ιατρική που βασίζεται σε στοιχεία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τουλάχιστον χορό με ντέφι, ακόμη και ομοιοπαθητική, ακόμη και φαγοθεραπεία. Και στο Ινστιτούτο Hirschfeld στο Βρότσλαβ, οι φάγοι χρησιμοποιούνται ως εξατομικευμένη ιατρική φροντίδα. Και με μεγάλη επιτυχία, ακόμη και σε προχωρημένες πυώδεις λοιμώξεις. Η χρήση φάγων είναι μια επιστημονικά τεκμηριωμένη και βιολογικά κατανοητή, αν και όχι μια συνηθισμένη μέθοδος, συνοψίζει ο Miroshnikov.
Τα πεπτίδια είναι μια οικογένεια ουσιών που αποτελείται από υπολείμματα αμινοξέων. Πρόσφατα, οι επιστήμονες εξετάζουν όλο και περισσότερο τα πεπτίδια ως τη βάση για μελλοντικά φάρμακα. Δεν είναι μόνο τα αντιβιοτικά. Για παράδειγμα, στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας. M.V. Ο Lomonosov και το Ερευνητικό Ινστιτούτο Μοριακής Γενετικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών δημιούργησαν ένα πεπτιδικό φάρμακο που ομαλοποιεί τη λειτουργία του εγκεφάλου, βελτιώνει τη μνήμη, την προσοχή και την αντίσταση στο στρες. Φωτογραφία: "Schrödinger's Cat"
Και εδώ είναι τα νέα από την επιστημονική πόλη Pushchino. Επιστήμονες από τον κλάδο του IBCh RAS, το Ινστιτούτο Θεωρητικής και Πειραματικής Βιοφυσικής του RAS και το Ινστιτούτο Βιοχημείας και Φυσιολογίας των Μικροοργανισμών. Ο Γ.Κ. Το Scriabin RAS μελέτησε πώς το ένζυμο του βακτηριοφάγου Τ5 δρα στο E. coli. Δηλαδή, δεν δούλευαν με τους ίδιους τους βακτηριοφάγους, αλλά με τις ενζυμικές τους πρωτεΐνες. Αυτά τα ένζυμα καταστρέφουν τα κυτταρικά τοιχώματα των βακτηρίων - αρχίζουν να διαλύονται και να πεθαίνουν. Αλλά μερικά μικρόβια έχουν ισχυρή εξωτερική μεμβράνη και αυτή η μέθοδος δεν λειτουργεί σε αυτά. Στο Pushchino, αποφάσισαν να προσελκύσουν ουσίες που αυξάνουν τη διαπερατότητα της μεμβράνης για να βοηθήσουν το ένζυμο. Ως αποτέλεσμα πειραμάτων σε κυτταρικές καλλιέργειες E. coli, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι μαζί το ένζυμο και ο παράγοντας καταστρέφουν τα βακτήρια πολύ πιο αποτελεσματικά παρά μεμονωμένα. Ο αριθμός των κυττάρων που επιβίωσαν μειώθηκε κατά σχεδόν ένα εκατομμύριο φορές σε σχέση με το πείραμα ελέγχου. Ως βοηθητική ουσία χρησιμοποιήθηκαν φτηνά κοινά αντισηπτικά όπως η χλωρεξιδίνη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις.
Οι φάγοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο ως φάρμακο, αλλά και ως μέσο αύξησης της αποτελεσματικότητας των εμβολιασμών.
Ως μέρος ενός έργου που υποστηρίζεται από το Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Ρωσίας, πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε πρωτεΐνες βακτηριοφάγου για να ενισχύσουμε τις ανοσογονικές ιδιότητες ενός τεχνητού αντιγόνου, - λέει ο μικροβιολόγος Andrey Letarov (Διδάκτωρ Βιολογίας, Επικεφαλής του Εργαστηρίου Ιών Μικροοργανισμών στο S.N. Vinogradsky Institute of Microbiology, Ομοσπονδιακό Ερευνητικό Κέντρο Βιοτεχνολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών). - Για αυτό, τα θραύσματα αντιγόνου συνδέονται μέσω γενετικής μηχανικής με ορισμένες πρωτεΐνες βακτηριοφάγου που είναι σε θέση να συναρμολογηθούν σε διατεταγμένες δομές, όπως σωλήνες ή σφαίρες.
Όπως εξηγεί ο επιστήμονας, τέτοιες δομές με τις ιδιότητές τους μοιάζουν με σωματίδια παθογόνων ιών, αν και στην πραγματικότητα δεν ενέχουν κανένα κίνδυνο για ανθρώπους και ζώα. Το ανοσοποιητικό σύστημα είναι πολύ πιο πιθανό να αναγνωρίσει τέτοια σωματίδια που μοιάζουν με ιούς και αναπτύσσει γρήγορα μια απόκριση αντισωμάτων. Αυτός είναι ο τρόπος για να δημιουργηθεί ένα βελτιωμένο εμβόλιο που, εκτός από την παραδοσιακή μακροχρόνια προστασία, θα παρέχει ένα γρήγορο προστατευτικό αποτέλεσμα για την πρόληψη της εξάπλωσης της νόσου στο επίκεντρο της μόλυνσης.
Ανοσία σκουληκιών και χοίρων
Ο Pavel Panteleev, ένας νεαρός ερευνητής στο Εκπαιδευτικό και Επιστημονικό Κέντρο του Ινστιτούτου Βιοοργανικής Χημείας, RAS (PhD in Chemistry) του αρέσει να κάνει ποδήλατο στα βουνά. Του αρέσει επίσης να μελετά τα θαλάσσια ασπόνδυλα, πιο συγκεκριμένα τα αντιμικροβιακά πεπτίδια τους, τα οποία καταπολεμούν τα βακτήρια σε ζωντανούς οργανισμούς σε καθημερινή βάση. Τα πεπτίδια είναι τα νεότερα αδέρφια των πρωτεϊνών: αποτελούνται επίσης από αμινοξέα, μόνο που δεν υπάρχουν περισσότερα από πενήντα από αυτά και υπάρχουν εκατοντάδες και χιλιάδες πρωτεΐνες.
Στην αρχή κάθε άρθρου για τα πεπτίδια, γράφεται κάτι σαν αυτό: "Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να δημιουργηθούν νέα αντιβιοτικά, γιατί τα παλιά δεν λειτουργούν πλέον λόγω αντοχής. Και τα αντιμικροβιακά πεπτίδια έχουν μια υπέροχη ιδιότητα - αναπτύσσεται αντίσταση από βακτήρια σε αυτούς με μεγάλη δυσκολία». Το εκπαιδευτικό και επιστημονικό κέντρο όπου εργάζομαι αναζητά πεπτίδια που θα μας επέτρεπαν να αντισταθούμε στους παθογόνους μικροοργανισμούς, λέει ο Πάβελ.
Σήμερα, περισσότερα από 800 τέτοια πεπτίδια είναι γνωστά, αλλά δεν λειτουργούν όλα στον άνθρωπο. Τα φάρμακα που βασίζονται σε πεπτίδια αποτυγχάνουν σε κλινικές δοκιμές ξανά και ξανά: δεν είναι δυνατό να βρεθούν σταθερές δομές που θα πήγαιναν στο σωστό μέρος στη σωστή ποσότητα και δεν θα προκαλούσαν παρενέργειες. Τείνουν να συσσωρεύονται στο σώμα: για παράδειγμα, μπορούν να σκοτώσουν τη μόλυνση, αλλά να μην βγαίνουν με τα ούρα, αλλά να παραμένουν στα νεφρά.
Μελετάμε θαλάσσια annelids, λέει ο Pavel. - Μαζί με συναδέλφους από το Ινστιτούτο Πειραματικής Ιατρικής, απομονώσαμε δύο πεπτίδια από τα σκουλήκια Arenicola marina (θαλάσσιο αμμοσκώληκα) και τα μελετήσαμε. Όταν ήμουν μεταπτυχιακός, πηγαίναμε ακόμα στη Λευκή Θάλασσα για σκουλήκια, αλλά δεν βρέθηκαν νέα πεπτίδια σε αυτά. Φυσικά, αυτό μπορεί να οφείλεται στην ατέλεια της τεχνικής αναζήτησης, αλλά, πιθανότατα, αυτό το σκουλήκι έχει πραγματικά μόνο δύο πεπτίδια και αυτό είναι αρκετό για να αμυνθεί έναντι των παθογόνων.
Γιατί σκουλήκια, είναι πιο εύκολο να μελετηθούν;
Το γεγονός είναι ότι υπάρχει μια έννοια σύμφωνα με την οποία το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα των αρχαίων ασπόνδυλων θα πρέπει να είναι πολύ ισχυρό, επειδή πολλά από αυτά ζουν σε όχι τις πιο ευνοϊκές περιβαλλοντικές συνθήκες και εξακολουθούν να υπάρχουν. Τώρα ένα από τα αντικείμενα της έρευνάς μου είναι τα πεπτίδια καβουριού πετάλου.
Ο Πάβελ βγάζει το τηλέφωνό του και δείχνει κάτι με ένα κέλυφος χελώνας και ένα σωρό αηδιαστικά πόδια καβουριού. Αυτό μπορεί να το δει κανείς μόνο σε μια ταινία τρόμου ή σε ένα κακό όνειρο.
Βακτηριοφάγος. Το πραγματικό του ύψος είναι περίπου 200 νανόμετρα. Η πάχυνση στην κορυφή ονομάζεται κεφάλι. Περιέχει νουκλεϊκό οξύ. Φωτογραφία: "Schrödinger's Cat"
Ωστόσο, δεν έχει σημασία τι μελετάς, σκουλήκια, πέταλο καβούρια ή γουρούνια, συνεχίζει ο Πάβελ. - Σε όλους τους οργανισμούς, θα εξετάσετε τους ίδιους ιστούς και κύτταρα όπου βρίσκονται τα πεπτίδια. Για παράδειγμα, τα αιμοσφαίρια είναι ουδετερόφιλα στα θηλαστικά ή αιμοκύτταρα στα ασπόνδυλα. Αν και δεν είναι γνωστό γιατί, μπορεί κανείς να υποβάλει μόνο υποθέσεις, συμπεριλαμβανομένων παιχνιδιάρικων. Ο χοίρος δεν είναι ιδιαίτερα καθαρό ζώο, επομένως χρειάζεται περισσότερα προστατευτικά για να αποτρέψει τα βακτήρια από το λασπόλουτρο του να μολύνουν το σώμα με κάτι. Υπάρχει όμως και μια καθολική απάντηση: σε κάθε περίπτωση, υπάρχουν τόσα πεπτίδια όσα είναι απαραίτητα για την προστασία του οργανισμού.
Γιατί τα πεπτίδια είναι καλύτερα από τα αντιβιοτικά;
Τα πεπτίδια είναι έξυπνα διατεταγμένα. Σε αντίθεση με τα αντιβιοτικά, τα οποία, κατά κανόνα, δρουν σε συγκεκριμένο μοριακό στόχο, τα πεπτίδια ενσωματώνονται στο βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα και σχηματίζουν ειδικές δομές σε αυτό. Τελικά, η κυτταρική μεμβράνη καταρρέει υπό το βάρος των πεπτιδίων, οι εισβολείς μπαίνουν μέσα και το ίδιο το κύτταρο εκρήγνυται και πεθαίνει. Επιπλέον, τα πεπτίδια δρουν γρήγορα και η εξέλιξη της δομής της μεμβράνης είναι μια πολύ μειονεκτική και πολύπλοκη διαδικασία για τα βακτήρια. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, η πιθανότητα ανάπτυξης αντοχής στα πεπτίδια ελαχιστοποιείται. Παρεμπιπτόντως, στο εργαστήριό μας, τα πεπτίδια μελετώνται όχι μόνο από ζώα, αλλά και από φυτά, για παράδειγμα, προστατευτικές ενώσεις πρωτεϊνοπεπτιδικής φύσης από φακές και άνηθο. Με βάση επιλεγμένα φυσικά δείγματα, δημιουργούμε κάτι ενδιαφέρον. Η ουσία που προκύπτει μπορεί κάλλιστα να είναι ένα υβρίδιο - κάτι μεταξύ ενός πεπτιδίου ενός σκουληκιού και ενός καβουριού πετάλου, διαβεβαιώνει ο Pavel.
ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ.
Ας ελπίσουμε ότι σε πέντε, δέκα ή είκοσι χρόνια, θα έρθει μια νέα εποχή μικροβιακού ελέγχου. Τα βακτήρια είναι πονηρά πλάσματα και, ίσως, θα δημιουργήσουν ακόμα πιο ισχυρά μέσα άμυνας και επίθεσης ως απάντηση. Αλλά η επιστήμη δεν θα μείνει ακίνητη, έτσι ώστε σε αυτήν την κούρσα εξοπλισμών η νίκη να παραμείνει στον άνθρωπο.
Άνθρωπος και βακτήρια. Μεταφορές
Οι φιλοι
Μέλη του προσωπικού- Βακτήρια που ζουν στο σώμα μας. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η συνολική μάζα τους είναι από ένα έως τρία κιλά, και ως προς τον αριθμό είναι περισσότερα από τα ανθρώπινα κύτταρα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη μεταποίηση (παραγωγή βιταμινών), στη βιομηχανία επεξεργασίας (πέψη τροφίμων) και στον στρατό (στο έντερο μας, αυτά τα βακτήρια καταστέλλουν την ανάπτυξη των παθογόνων ομολόγων τους).
Επισκέπτες ειδικοί τροφίμων- Το γαλακτικό οξύ και άλλα βακτήρια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή τυριού, κεφίρ, γιαουρτιού, ψωμιού, ξινολάχανου και άλλων προϊόντων.
Διπλοί πράκτορεςΒασικά, είναι εχθροί. Κατάφεραν όμως να στρατολογήσουν και να τους αναγκάσουν να εργαστούν για τις ανάγκες της άμυνάς μας. Μιλάμε για εμβολιασμούς, δηλαδή για την εισαγωγή εξασθενημένων παραλλαγών βακτηρίων στον οργανισμό.
Υιοθετημένα παιδιά- αυτά δεν είναι πλέον βακτήρια, αλλά μέρη των κυττάρων μας - μιτοχόνδρια. Κάποτε ήταν ανεξάρτητοι οργανισμοί, αλλά, έχοντας διεισδύσει στην κυτταρική μεμβράνη, έχασαν την ανεξαρτησία τους και από τότε μας παρέχουν τακτικά ενέργεια.
Αιχμάλωτοι εργάτες- Τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή φαρμάκων (συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών) και πολλών άλλων χρήσιμων ουσιών.
Εχθροί
Πέμπτη φάλαγγα- ορισμένα βακτήρια που ζουν στο σώμα μας ή στο δέρμα, σε μια φυσιολογική κατάσταση, μπορεί να είναι αρκετά αβλαβή. Όταν όμως το σώμα εξασθενεί, σηκώνουν με πονηριά έναν ξεσηκωμό και πηγαίνουν στην επίθεση. Ονομάζονται επίσης ευκαιριακά παθογόνα.
αμυντικά φρούρια- αποικίες βακτηρίων που καλύπτονται με βλέννα και μεμβράνες που προστατεύουν από τη δράση φαρμάκων.
Τεθωρακισμένο πεζικό- Μεταξύ των βακτηρίων που είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, υπάρχουν εκείνα που μπορούν να κάνουν το εξωτερικό τους κέλυφος αδιαπέραστο από τα μόρια του φαρμάκου. Η δύναμη του πεζικού κρύβεται στο στρώμα λιποπολυσακχαρίτη. Αφού πεθάνουν τα βακτήρια, αυτό το στρώμα λίπους και ζάχαρης εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος και μπορεί να προκαλέσει φλεγμονή ή ακόμα και σηπτικό σοκ.
Βάσεις προπόνησης- καταστάσεις στις οποίες επιβιώνουν τα πιο ανθεκτικά και επικίνδυνα στελέχη. Μια τέτοια βάση εκπαίδευσης για βακτηριακές ειδικές δυνάμεις μπορεί να χρησιμεύσει ως ανθρώπινο σώμα που παραβιάζει την πορεία λήψης αντιβιοτικών.
Χημικό όπλο- ορισμένα βακτήρια έχουν μάθει να παράγουν ουσίες που αποσυνθέτουν τα φάρμακα, στερώντας τους τις θεραπευτικές τους ιδιότητες. Για παράδειγμα, ένζυμα από την ομάδα β-λακταμάσης εμποδίζουν τη δράση των αντιβιοτικών από την ομάδα των πενικιλλινών και των κεφαλοσπορινών.
Μεταμφίεση- μικρόβια που αλλάζουν το εξωτερικό κέλυφος και τη σύνθεση πρωτεΐνης ώστε τα φάρμακα να μην τα «παρατηρούν».
Δούρειος ίππος- ορισμένα βακτήρια χρησιμοποιούν ειδικά κόλπα για να νικήσουν τον εχθρό. Για παράδειγμα, ο αιτιολογικός παράγοντας της φυματίωσης (Mycobacterium tuberculosis) είναι σε θέση να εισχωρήσει μέσα στα μακροφάγα - κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που παγιδεύουν και χωνεύουν περιπλανώμενα παθογόνα βακτήρια.
σούπερ στρατιώτες- αυτά τα πανίσχυρα βακτήρια δεν φοβούνται σχεδόν κανένα φάρμακο.
Δέκα Εντολές Αντιβακτηριακής Συμπεριφοράς
1. Εμβολιαστείτε έγκαιρα.
2. Χρησιμοποιείτε αντιμικροβιακά μόνο όταν συνταγογραφούνται από εξουσιοδοτημένο ιατρό.
3. Για άλλη μια φορά: μην κάνετε αυτοθεραπεία με αντιβιοτικά!
4. Να θυμάστε ότι τα αντιβιοτικά δεν βοηθούν κατά των ιών. Η θεραπεία τους με γρίπη και πολλά είδη «κρυολογημάτων» είναι όχι μόνο άχρηστη, αλλά και επιβλαβής. Φαίνεται ότι αυτό γίνεται στο σχολείο, αλλά κατά τη διάρκεια της μελέτης VTsIOM, η ερώτηση "Συμφωνείτε με τη δήλωση ότι τα αντιβιοτικά σκοτώνουν τους ιούς αλλά και τα βακτήρια;" Το 46% των ερωτηθέντων απάντησε «ναι».
5. Πάρτε το φάρμακο ακριβώς σε αυτές τις δόσεις και για όσες ημέρες συνταγογραφεί ο γιατρός. Μην σταματήσετε να παίρνετε ακόμη και όταν αισθάνεστε υγιείς. "Εάν δεν ολοκληρώσετε τη θεραπεία, υπάρχει κίνδυνος τα αντιβιοτικά να μην σκοτώσουν όλα τα βακτήρια που προκάλεσαν την ασθένειά σας, αυτά τα βακτήρια να μεταλλαχθούν και να γίνουν ανθεκτικά. Αυτό δεν συμβαίνει σε κάθε περίπτωση - το πρόβλημα είναι ότι δεν ξέρουμε ποιος μπορεί να τερματίσει τη θεραπεία πρόωρα και χωρίς συνέπειες», παραδέχονται οι ειδικοί του ΠΟΥ.
6. Μην μοιράζεστε ποτέ αντιβιοτικά.
7. Μην χρησιμοποιείτε τα συνταγογραφούμενα και τα υπόλοιπα μετά τη λήψη αντιβιοτικών.
8. Πλύνετε τα χέρια σας. Πίνετε μόνο καθαρό νερό.
9. Χρησιμοποιήστε προστατευτικό εξοπλισμό κατά τη σεξουαλική επαφή.
10. Αποφύγετε τη στενή επαφή με ασθενείς. Εάν εσείς οι ίδιοι αρρωστήσετε, δείξτε αρχοντιά - μην προσπαθήσετε να μολύνετε τους συμμαθητές, τους συμμαθητές ή τους συναδέλφους σας. Δηλαδή, μείνε σπίτι.