כיצד המדע נלחם בחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה

חשבנו שאחרי גילוי הפניצילין, לא נפחד יותר מחיידקים. אבל טעינו. זה כמו מלחמה אמיתית. האדם ממציא אמצעי הגנה חדשים מפני התקפות חיידקים. בתגובה, מיקרואורגניזמים משפרים כלי נשק, מאמנים לוחמים, משתמשים בקבוצות הסוואה וחבלה. בעיית הזיהומים העמידים לאנטיביוטיקה הפכה כה חמורה, שלאחרונה הוקדש לה מושב מיוחד של העצרת הכללית של האו"ם. לפי הנתונים שהוצגו, לפחות 700,000 אנשים מתים מדי שנה עקב זיהומים עמידים לתרופות. חיידקים בלתי ניתנים להריסה עומדים בקנה אחד עם שינויי האקלים העולמיים ובעיות אחרות בקנה מידה פלנטרי.

Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA) הוא חיידק עמיד בפני אנטיביוטיקה רבות (בעיקר פניצילינים). זה גורם לדלקת ריאות חמורה ולאלח דם. כמובן, במציאות, המיקרוב לא נראה בדיוק כך: החיוך המרושע הוא הפנטזיה של האמן. צילום: "החתול של שרדינגר"

בחורף 2003, ריקי לנטי, שחקן כדורגל מצליח בן 21, פיתח שיעול ולאחר מכן בחילות. כמה ימים לאחר מכן, אמה של ריקי הכריחה את בנה לראות רופא. כל התסמינים הצביעו על נגיף השפעת, אז הוא לא רשם לריקי אנטיביוטיקה, כי הם הורגים חיידקים, לא וירוסים. אבל המחלה לא נעלמה, והאם לקחה את ריקי לבית חולים מקומי - בשלב זה, הכליות של הצעיר כבר נכשלו. נרשמו לו שתי תרופות אנטיביוטיות חזקות: צפפים וונקומיצין. אבל פחות מיממה לאחר מכן, ריקי מתה. בדיקות גילו שהרוצח היה Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA), חיידק רעיל שעמיד בפני אנטיביוטיקה מרובות.

זנים כגון MRSA מכונים כיום מיקרובים על. כמו גיבורי אימה, הם עוברים מוטציות ורוכשים כוחות על שמאפשרים להם להתנגד לאויביהם – אנטיביוטיקה.

סוף עידן האנטיביוטיקה

ב-1928, לאחר שחזר מחופשה, הביולוג הבריטי אלכסנדר פלמינג גילה שצלחות הפטרי עם תרביות חיידקים שהשאיר בשוגג, מגודלות בעובש. אדם נורמלי היה לוקח את זה וזורק אותו, אבל פלמינג התחיל לחקור מה קרה למיקרואורגניזמים. וגיליתי שבמקומות שבהם יש עובש, אין חיידקי סטפילוקוקוס. כך התגלה הפניצילין.

פלמינג כתב: "כשהתעוררתי ב-28 בספטמבר 1928, בהחלט לא תכננתי לחולל מהפכה ברפואה על ידי גילוי האנטיביוטיקה הראשונה בעולם, אבל אני מאמין שזה בדיוק מה שעשיתי". הביולוג הבריטי לגילוי הפניצילין ב-1945 קיבל את פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה (יחד עם הווארד פלורי וארנסט צ'יין, שפיתחו את הטכנולוגיה לטיהור החומר).

האדם המודרני רגיל לעובדה שאנטיביוטיקה היא עוזרת זולה ואמינה במאבק במחלות זיהומיות. אף אחד לא נכנס לפאניקה בגלל כאב גרון או שריטה בזרוע. למרות שלפני מאתיים שנה זה עלול להוביל לבעיות בריאות חמורות ואף למוות. המאה ה-20 הייתה עידן האנטיביוטיקה. יחד עם החיסון, הם הצילו מיליונים, אולי אפילו מיליארדי אנשים שבוודאי היו מתים מזיהומים. החיסונים, תודה לאל, פועלים כמו שצריך (רופאים לא שוקלים ברצינות את התנועה החברתית של לוחמי החיסונים). אבל נראה שעידן האנטיביוטיקה עומד להסתיים. האויב מגיע.

איך סופרמיקרובים נולדים

יצורים חד-תאיים החלו לחקור את כוכב הלכת תחילה (לפני 3.5 מיליארד שנים) - ונלחמו ללא הרף זה בזה. ואז הופיעו אורגניזמים רב-תאיים: צמחים, פרוקי רגליים, דגים... אלה ששמרו על המעמד החד-תאי חשבו: מה אם נשים קץ לסכסוכים אזרחיים ונתחיל לכבוש שטחים חדשים? בתוך הרב תאי בטוח ויש הרבה מזון. לִתְקוֹף! מיקרובים עברו מיצור אחד למשנהו עד שהגיעו לאדם. נכון, אם כמה חיידקים היו "טובים" ועזרו לבעלים, אז אחרים רק גרמו נזק.

אנשים התנגדו לחיידקים ה"רעים" הללו באופן עיוור: הם הכניסו הסגר ותרגלו הקזת דם (במשך זמן רב זו הייתה הדרך היחידה להילחם בכל המחלות). ורק במאה ה- XIX התברר שלאויב יש פנים. התחילו לשטוף ידיים, בתי חולים ומכשירי ניתוח החלו להיות מטופלים בחומרי חיטוי. לאחר גילוי האנטיביוטיקה, נראה היה שהאנושות קיבלה אמצעי אמין להילחם בזיהומים. אבל חיידקים ושאר אורגניזמים חד-תאיים לא רצו לעזוב את המקום החם והחלו לרכוש עמידות לתרופות.

סופרמיקרוב יכול להתנגד לאנטיביוטיקה בדרכים שונות. למשל, הוא מסוגל לייצר אנזימים שמפרקים את התרופה. לפעמים יש לו רק מזל: כתוצאה ממוטציות, הקרום שלו הופך לבלתי פגיע - קליפה שעליה נהגו סמים להנחית מכה מוחצת. חיידקים עמידים נולדים בדרכים שונות. לפעמים, כתוצאה מהעברת גנים אופקית, חיידקים המזיקים לבני אדם שואלים אמצעי הגנה מתרופות מועילות.

תמונה נוספת, מציאותית יותר, של Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA). מדי שנה היא מתפשטת באופן נרחב יותר, במיוחד בבתי חולים ובקרב אנשים עם מערכת חיסון מוחלשת. על פי כמה דיווחים, בארצות הברית, החיידק הזה הורג כ-18 אלף איש מדי שנה (עדיין בלתי אפשרי לקבוע את המספר המדויק של החולים והמתים). צילום: "החתול של שרדינגר"

לפעמים אדם בעצמו הופך את הגוף למרכז אימונים לחיידקים רוצחים. נניח שאנו מטפלים בדלקת ריאות באנטיביוטיקה. הרופא רשם: אתה צריך לקחת את התרופה במשך עשרה ימים. אבל בחמישי, הכל נעלם ואנחנו מחליטים שמספיק להרעיל את הגוף בכל מיני זוהמה ולהפסיק לקחת אותו. בשלב זה, כבר הרגנו חלק מהחיידקים שהכי פחות עמידים לתרופה. אבל החזקים ביותר נשארו בחיים והצליחו להתרבות. אז, תחת ההדרכה הקפדנית שלנו, הברירה הטבעית החלה לפעול.

"עמידות לתרופות היא תופעה טבעית של אבולוציה. בהשפעת חומרים אנטי-מיקרוביאליים, המיקרואורגניזמים הרגישים ביותר מתים, בעוד עמידים נשארים. והם מתחילים להתרבות, מעבירים עמידות לצאצאיהם, ובמקרים מסוימים למיקרואורגניזמים אחרים", מסבירים. ארגון הבריאות העולמי.

התקפה חד-תאית

בסתיו 2016 מתקיימת בניו יורק פגישה של העצרת הכללית של האו"ם, בה משתתפים נציגי 193 מדינות, כלומר, למעשה, כדור הארץ כולו. בדרך כלל, דנים כאן סוגיות של מלחמה ושלום. אבל עכשיו אנחנו לא מדברים על סוריה, אלא על חיידקים שפיתחו עמידות לתרופות.

התחזית קודרת. "זיהומים הופכים יותר ויותר קשה לריפוי של חולים כאשר רמת העמידות של מיקרואורגניזמים פתוגניים לאנטיביוטיקה, וחמור מכך, אנטיביוטיקה רזרבה, עולה בהתמדה. בשילוב עם התפתחות איטית ביותר של אנטיביוטיקה חדשה, זה מגדיל את הסבירות שמערכת הנשימה והעור זיהומים, נתיבי דלקות שתן, זרימת דם עלולה להפוך לחשוכת מרפא, ולכן קטלנית", מסבירה ד"ר נדרט אמירוגלו מהמשרד האירופי של ארגון הבריאות העולמי.

בהחלט הייתי מוסיף מלריה ושחפת לרשימת המחלות הזו. בשנים האחרונות, קשה יותר ויותר להילחם בהם, מכיוון שהפתוגנים הפכו עמידים לתרופות, מפרט יורי ונגרוב.

קייג'י פוקודה, עוזר מנכ"ל ארגון הבריאות העולמי לביטחון בריאות, אומר על אותו הדבר: "האנטיביוטיקה מאבדת מיעילותה, כך שזיהומים נפוצים ופציעות קלות שנרפאו במשך עשורים רבים יכולים כעת להרוג שוב".

דגם של בקטריופאג שמדביק חיידק. וירוסים אלו פולשים לחיידקים וגורמים לתמוגה שלהם, כלומר להתמוססות. למרות שבקטריופאג'ים התגלו בתחילת המאה ה-20, הם נכללים רק כעת בספרי עיון רפואיים רשמיים. צילום: "החתול של שרדינגר"

חיידקים החלו להתנגד בקנאות במיוחד כאשר החלו להשתמש באנטיביוטיקה בכמויות גדולות בבתי חולים ובחקלאות, מבטיח הביוכימאי קונסטנטין מירושניקוב (דוקטור לכימיה, ראש המעבדה לביו-הנדסה מולקולרית של המכון לכימיה ביו-אורגנית על שם האקדמאים מ.מ. שמיאקין ויומיאקין. .A. Ovchinnikov RAS). - למשל, כדי לעצור מחלות בתרנגולות, החקלאים משתמשים בעשרות אלפי טונות של אנטיביוטיקה. לרוב למניעה, המאפשרת לחיידקים להכיר טוב יותר את האויב, להתרגל אליו ולפתח עמידות. כעת השימוש באנטיביוטיקה החל להיות מוגבל בחוק. אני מאמין שדיון ציבורי בנושאים כאלה והחמרה נוספת בחוק יאטו את צמיחתם של חיידקים עמידים. אבל הם לא ייעצרו.

האפשרויות ליצור אנטיביוטיקה חדשה כמעט מוצו, והישנות נכשלות. בשלב מסוים, נהיה חסרי אונים מפני זיהומים, - מודה יורי ונגרוב. - חשוב גם להבין שאנטיביוטיקה הופכת לתרופה רק כשיש מינון שיכול להרוג חיידקים, אבל לא להזיק לאדם. ההסתברות למצוא חומרים כאלה קטנה ופחות.

האם האויב ניצח?

ארגון הבריאות העולמי מפרסם מעת לעת הצהרות בהלה: הם אומרים שאנטיביוטיקה מהשורה הראשונה כבר לא יעילה, מודרניות יותר קרובות גם לכניעה, ועדיין לא הופיעו תרופות חדשות ביסודו. האם המלחמה אבודה?

ישנן שתי דרכים להילחם בחיידקים, - אומר הביולוג דניס קוזמין (דוקטורט בביולוגיה, עובד המרכז החינוכי והמדעי של המכון לכימיה ביו-אורגנית של האקדמיה הרוסית למדעים). - ראשית, לחפש אנטיביוטיקה חדשה שמשפיעה על אורגניזמים ומטרות ספציפיות, כי האנטיביוטיקה "הקליבר הגדול" המשפיעה על חבורה שלמה של חיידקים בבת אחת היא שגורמת לצמיחה מואצת של עמידות. כך למשל, ניתן לתכנן תרופות שמתחילות לפעול רק כאשר נבלע חיידק בעל מטבוליזם מסוים. יתר על כן, יצרני אנטיביוטיקה - המייצרים חיידקים - צריכים להימצא במקומות חדשים, להשתמש באופן פעיל יותר במקורות טבעיים, באזורים גיאוגרפיים ואקולוגיים ייחודיים של בית הגידול שלהם. שנית, יש לפתח טכנולוגיות חדשות להשגת וטיפוח יצרני אנטיביוטיקה.

שתי השיטות הללו כבר מיושמות. שיטות חדשות למציאת ובדיקת אנטיביוטיקה מפותחות. מיקרואורגניזמים שיכולים להפוך לדור חדש של כלי נשק מחפשים בכל מקום: בשרידי צמחים ובעלי חיים נרקבים, סחף, אגמים ונהרות, אוויר... לדוגמה, מדענים הצליחו לבודד חומר אנטי-מיקרוביאלי מהליחה שנוצרת על העור של צפרדע. זוכרים את המסורת העתיקה של הכנסת צפרדע לקנקן חלב כדי שלא יחמיץ? כעת המנגנון הזה נחקר ומנסים להביא אותו לטכנולוגיה רפואית.

דוגמה אחרת. לאחרונה, מדענים רוסים ממכון המחקר לגילוי אנטיביוטיקה חדשה. G.F. גאוס חקר את תושבי פטריות המאכל ומצא מספר מקורות פוטנציאליים לתרופות חדשות.

מדענים מנובוסיבירסק שעבדו במעבדה הרוסית-אמריקאית לכימיה ביו-רפואית של ICBFM SB RAS הלכו בדרך אחרת. הם הצליחו לפתח סוג חדש של חומרים - פוספורילגואנידינים (קשה לבטא, ולא קל לרשום). אלו הם אנלוגים מלאכותיים של חומצות גרעין (ליתר דיוק, השברים שלהן), אשר חודרים בקלות לתא ומקיימים אינטראקציה עם ה-DNA וה-RNA שלו. ניתן ליצור מקטעים כאלה עבור כל פתוגן ספציפי על סמך ניתוח הגנום שלו. בראש הפרויקט עומד האמריקאי סידני אלטמן (חתן פרס נובל לכימיה ב-1989 (יחד עם תומס צ'ק). פרופסור באוניברסיטת ייל. ב-2013 קיבל מגה-מענק רוסי והחל לעבוד במכון לביולוגיה כימית ורפואה בסיסית של הענף הסיבירי של האקדמיה הרוסית למדעים).

אבל האזורים הפופולריים ביותר למציאת תרופות נגד זיהומים הם בקטריופאג'ים ופפטידים אנטי-מיקרוביאליים.

בעלי ברית מהשלולית

ממעוף הציפור, בניין ה-IBCh RAS נראה כמו סליל כפול של DNA. וממש מחוץ לשער ניצב פסל בלתי מובן. הצלחת מסבירה כי מדובר בקומפלקס של האנטיביוטיקה ולינומיצין עם יון אשלגן באמצע. לפני 50 שנה הבינו צוות המכון כיצד יוני מתכת נקשרים זה לזה וכיצד הם עוברים לאחר מכן דרך קרום התא הודות ליונופורים.

כעת ה-IBCh עובד גם על נושא אחר - בקטריופאג'ים. אלו הם וירוסים מיוחדים שתוקפים חיידקים באופן סלקטיבי. ראש המעבדה לביו-הנדסה מולקולרית, קונסטנטין מירושניקוב, מכנה בחיבה את מחלקות הבקטריופאג' שלו חיות.

הפאג'ים טובים ובו בזמן רעים מכיוון שהם פועלים על פתוגן ספציפי. מצד אחד, אנחנו מכוונים רק לאותם חיידקים שמפריעים לחיים, ולא מפריעים לכל השאר, ומצד שני, לוקח זמן למצוא את הפאג' הנכון, שלרוב לא מספיק, - ראש המעבדה. מחייך.

גם חיידקים וגם בקטריופאג'ים נמצאים בכל שלולית. הם כל הזמן נלחמים זה בזה, אבל במשך מיליוני שנים, אף צד לא יכול להביס את השני. אם אדם רוצה להתגבר על חיידקים שתוקפים את גופו או תפוחי אדמה במחסן, יש להעביר יותר מהבקטריופאג'ים המתאימים לאתר הרבייה של החיידקים. הנה מטאפורה, למשל: כשפיתחו את החוף של חולות הזהב בבולגריה, היו הרבה נחשים, ואז הם הביאו הרבה קיפודים והם העבירו במהירות את איזון החי.

לפני שנתיים התחלנו לשתף פעולה עם הפארק החקלאי רוגאצ'בו ליד דמירוב. המנהל הכללי של הארגון, אלכסנדר צ'ואנקו, הוא מהנדס אלקטרוניקה לשעבר וקפיטליסט נאור, לא זר לגישה המדעית, - אומר קונסטנטין. - יבול תפוחי האדמה נאכל על ידי חיידקים פקטוליטים - ריקבון רך שחי במחסנים. אם הבעיה לא נפתרת, תפוחי אדמה הופכים במהירות לטונות של תרחיץ מסריח. טיפול בתפוחי אדמה בפאג'ים מאט לפחות בחדות את התפתחות הזיהום - המוצר שומר על טעמו והצגתו זמן רב יותר הן באחסון והן על מדפי החנויות. במקביל, הפאג'ים תקפו חיידקים נרקבים והתפרקו ביולוגית - הם התפרקו לחלקיקי DNA, חלבונים והלכו להאכיל מיקרואורגניזמים אחרים. לאחר בדיקות מוצלחות, הניהול של כמה מתחמים חקלאיים גדולים החל להתעניין בהגנה ביולוגית כזו של היבול.

איך הצלחתם למצוא את הבקטריופאג'ים הנכונים ולהפוך אותם לתרופה נגד? אני שואל, מעיף מבט בפאג' הצעצוע שעל ערימת הספרים.

יש שיטת אגר כפול קלאסית לחפש. ראשית, להניח מעין מדשאה של חיידקים על שכבת האגר הראשונה בצלחת פטרי, לשפוך מעל מים מהשלולית ולכסות בשכבה שנייה של אגר. לאחר זמן מה מופיעה נקודה נקייה על הדשא הבוצי הזה, מה שאומר שהפאג' אכל את החיידק. אנו מבודדים את הפאג ולומדים אותו.

המעבדה של מירושניקוב, יחד עם עמיתים רוסים וזרים, קיבלו מענק מהקרן הרוסית למדע למחקר ואבחון של פתוגנים לתפוחי אדמה. יש על מה לעבוד: חיידקים צמחיים נחקרו הרבה יותר גרועים מאלה של בני אדם. עם זאת, גם עם הגוף שלנו, הרבה לא ברור. לדברי מדענים, לא כך בודקים רופאים אדם: כל הבדיקות והבדיקות מותאמות לאנטיביוטיקה, ויש צורך בשיטות אחרות לטיפול בפאג'.

טיפול בפאג' אינו תרופה במובן הנוכחי, אלא שירות מקיף הכולל אבחון מהיר ובחירת התרופה הנכונה כנגד פתוגן ספציפי. ברוסיה, תכשירי פאג' כלולים ברשימת התרופות, אך אינם מוזכרים בהנחיות למטפלים. אז רופאים העוסקים בנושא נאלצים להשתמש בפאג'ים בסכנה ובסיכון שלהם. ובפולין, למשל, החוק אומר שאם לא ניתן לרפא מטופל באמצעות רפואה מסורתית מבוססת ראיות, אתה יכול להשתמש לפחות בריקוד עם טמבורין, אפילו הומאופתיה, אפילו טיפול בפאג'. ובמכון הירשפלד בוורוצלב, הפאג'ים משמשים כטיפול רפואי מותאם אישית. ובהצלחה רבה, גם במקרה של זיהומים מוגלתיים מתקדמים. השימוש בפאג'ים הוא שיטה מבוססת מדעית ומובנת ביולוגית, אם כי לא בנאלית, מסכם מירושניקוב.

פפטידים הם משפחה של חומרים המורכבת משאריות חומצות אמינו. לאחרונה, מדענים שוקלים יותר ויותר פפטידים כבסיס לתרופות עתידיות. זה לא קשור רק לאנטיביוטיקה. לדוגמה, באוניברסיטת מוסקבה. M.V. לומונוסוב ומכון המחקר לגנטיקה מולקולרית של האקדמיה הרוסית למדעים יצרו תרופה פפטידית המנרמלת את תפקוד המוח, משפרת זיכרון, תשומת לב ועמידות ללחץ. צילום: "החתול של שרדינגר"

והנה החדשות מעיר המדע פושצ'ינו. מדענים מהענף של ה-IBCh RAS, המכון לביופיזיקה תיאורטית וניסויית של RAS והמכון לביוכימיה ופיזיולוגיה של מיקרואורגניזמים. G.K. Scriabin RAS חקר כיצד האנזים של הבקטריופאג T5 פועל על E. coli. כלומר, הם לא עבדו עם הבקטריופאג'ים עצמם, אלא עם חלבוני האנזים שלהם. אנזימים אלו הורסים את דפנות התא של חיידקים - הם מתחילים להתמוסס ולמות. אבל לחיידקים מסוימים יש קרום חיצוני חזק, ושיטה זו לא עובדת עליהם. בפושצ'ינו החליטו למשוך חומרים המגבירים את חדירות הממברנה כדי לעזור לאנזים. כתוצאה מניסויים בתרביות תאי E. coli, מדענים גילו שיחד האנזים והחומר משמידים חיידקים בצורה יעילה הרבה יותר מאשר בנפרד. מספר התאים ששרדו הופחת בכמעט פי מיליון ביחס לניסוי הביקורת. חומרי חיטוי נפוצים זולים כמו כלורהקסידין שימשו כחומר מסייע, ובריכוזים נמוכים מאוד.

פאג'ים יכולים לשמש לא רק כתרופה, אלא גם כאמצעי להגברת יעילות החיסונים.

כחלק מפרויקט שנתמך על ידי משרד החינוך והמדע של רוסיה, אנו הולכים להשתמש בחלבוני בקטריופאג'ים כדי לשפר את התכונות האימונוגניות של אנטיגן מלאכותי, - אומר המיקרוביולוג אנדריי לטארוב (דוקטור לביולוגיה, ראש המעבדה לנגיפים של מיקרואורגניזם במכון S.N. Vinogradsky למיקרוביולוגיה, מרכז המחקר הפדרלי לביוטכנולוגיה של האקדמיה הרוסית למדעים). - לשם כך, שברי אנטיגן מקושרים על ידי הנדסה גנטית עם כמה חלבונים בקטריופאג'ים המסוגלים להרכיב למבנים מסודרים, כגון צינורות או כדורים.

כפי שמסביר המדען, מבנים כאלה עם תכונותיהם דומים לחלקיקים של וירוסים פתוגניים, אם כי למעשה הם אינם מהווים סכנה לבני אדם ולבעלי חיים. מערכת החיסון נוטה הרבה יותר לזהות חלקיקים דמויי וירוסים כאלה ומפתחת במהירות תגובת נוגדנים. זו הדרך ליצור חיסון משופר שבנוסף להגנה המסורתית לטווח ארוך, יספק אפקט הגנה מהיר למניעת התפשטות המחלה במוקד ההדבקה.

חסינות תולעים וחזירים

פאבל פנטלייב, חוקר זוטר במרכז החינוכי והמדעי של המכון לכימיה ביו-אורגנית, RAS (PhD בכימיה) אוהב לרכוב על אופניים בהרים. הוא גם אוהב לחקור חסרי חוליות ימיים, ליתר דיוק, את הפפטידים האנטי-מיקרוביאליים שלהם, הנלחמים בחיידקים באורגניזמים חיים על בסיס יומיומי. פפטידים הם האחים הצעירים של חלבונים: הם מורכבים גם מחומצות אמינו, רק שאין יותר מחמישים מהן, ויש מאות ואלפים בחלבונים.

בתחילת כל מאמר על פפטידים נכתב משהו כזה: "יש צורך דחוף ליצור אנטיביוטיקה חדשה, כי הישנות כבר לא עובדות בגלל עמידות. ולפפטידים אנטי-מיקרוביאליים יש תכונה נפלאה - מתפתחת עמידות מחיידקים להם בקושי רב". המרכז החינוכי והמדעי שבו אני עובד מחפש פפטידים שיאפשרו לנו להתנגד למיקרואורגניזמים פתוגניים, אומר פאבל.

כיום ידועים יותר מ-800 פפטידים כאלה, אך כולם אינם פועלים בבני אדם. תרופות מבוססות פפטיד נכשלות בניסויים קליניים שוב ושוב: לא ניתן למצוא מבנים יציבים שילכו למקום הנכון בכמות הנכונה ולא יגרמו לתופעות לוואי. הם נוטים להצטבר בגוף: למשל, הם יכולים להרוג את הזיהום, אבל לא לצאת עם שתן, אלא להישאר בכליות.

אנחנו חוקרים את האנלידים הימיים, אומר פאבל. - יחד עם עמיתים מהמכון לרפואה ניסויית, בודדנו שני פפטידים מהתולעים ארניקולה מרינה (תולעת חול ימית) וחקרנו אותם. כשהייתי סטודנט לתואר שני, עדיין הלכנו לים הלבן בשביל תולעים, אבל לא נמצאו בהן פפטידים חדשים. כמובן, ייתכן שהדבר נובע מחוסר השלמות של טכניקת החיפוש, אך סביר להניח שלתולעת זו יש רק שני פפטידים, וזה מספיק כדי להגן על עצמו מפני פתוגנים.

למה תולעים, קל יותר ללמוד אותן?

העובדה היא שיש תפיסה לפיה מערכת החיסון המולדת של חסרי חוליות עתיקים צריכה להיות חזקה מאוד, מכיוון שרבים מהם חיים בתנאים הסביבתיים שאינם נוחים ביותר ועדיין קיימים. כעת אחד ממטרות המחקר שלי הם פפטידים של סרטני פרסה.

פאבל מוציא את הטלפון שלו ומראה משהו עם שריון צב וחבורה של רגלי סרטנים מגעילות. אפשר לראות את זה רק בסרט אימה או בחלום רע.

בקטריופאג'. גובהו האמיתי הוא כ-200 ננומטר. העיבוי בחלק העליון נקרא ראש. הוא מכיל חומצת גרעין. צילום: "החתול של שרדינגר"

עם זאת, זה לא משנה מה אתה לומד, תולעים, סרטני פרסה או חזירים, ממשיך פאבל. - בכל האורגניזמים תבדוק את אותן רקמות ותאים שבהם נמצאים הפפטידים. לדוגמה, תאי דם הם נויטרופילים ביונקים או המוציטים בחסרי חוליות. אמנם לא ידוע מדוע, אפשר להעלות רק השערות, כולל שובבות. החזיר אינו חיה נקייה במיוחד, ולכן הוא זקוק למגנים נוספים כדי למנוע מהחיידקים מאמבט הבוץ שלו להדביק את הגוף במשהו. אבל יש גם תשובה אוניברסלית: בכל מקרה, יש כמה פפטידים שצריך כדי להגן על הגוף.

מדוע פפטידים עדיפים על אנטיביוטיקה?

פפטידים מסודרים בחוכמה. בניגוד לאנטיביוטיקה, אשר, ככלל, פועלת על מטרה מולקולרית ספציפית, פפטידים משולבים בדופן התא החיידקי ויוצרים בה מבנים מיוחדים. בסופו של דבר, קרום התא קורס תחת משקל הפפטידים, הפולשים נכנסים פנימה, והתא עצמו מתפוצץ ומת. בנוסף, הפפטידים פועלים במהירות, וההתפתחות של מבנה הממברנה היא תהליך מאוד לא נוח ומסובך עבור חיידקים. בתנאים כאלה, הסבירות לפתח עמידות לפפטידים ממוזערת. אגב, במעבדה שלנו חוקרים פפטידים לא רק מבעלי חיים, אלא גם מצמחים, למשל, תרכובות הגנה בעלות אופי חלבוני-פפטידי מעדשים ושמיר. על בסיס דגימות טבעיות נבחרות, אנו יוצרים משהו מעניין. החומר המתקבל עשוי בהחלט להיות הכלאה - משהו בין פפטיד של תולעת לסרטן פרסה, מבטיח פאבל.

נ.ב.

יש לקוות שבעוד חמש, עשר או עשרים שנה יגיע עידן חדש של שליטה בחיידקים. חיידקים הם יצורים ערמומיים ואולי ייצרו אמצעי הגנה והתקפה חזקים עוד יותר בתגובה. אבל המדע לא יעמוד במקום, כך שבמרוץ החימוש הזה הניצחון עדיין יישאר עם האדם.

אדם וחיידקים. מטאפורות

חברים

אנשי צוות- חיידקים שחיים בגופנו. על פי כמה הערכות, המסה הכוללת שלהם היא בין קילוגרם אחד לשלושה, ולפי מספרם הם יותר מתאי אדם. ניתן להעסיק אותם בייצור (ייצור ויטמינים), בתעשיית העיבוד (עיכול מזון) ובצבא (במעיים שלנו, החיידקים הללו מדכאים את הצמיחה של עמיתיהם הפתוגניים).

מומחי אוכל אורחים- חומצת חלב וחיידקים אחרים משמשים לייצור גבינה, קפיר, יוגורט, לחם, כרוב כבוש ומוצרים אחרים.

סוכנים כפוליםבעצם, הם אויבים. אבל הם הצליחו לגייס ולהכריח אותם לפעול למען צורכי ההגנה שלנו. אנחנו מדברים על חיסונים, כלומר, החדרת גרסאות מוחלשות של חיידקים לגוף.

ילדים מאומצים- אלה כבר לא חיידקים, אלא חלקים מהתאים שלנו - מיטוכונדריה. פעם הם היו אורגניזמים עצמאיים, אבל לאחר שחדרו לממברנת התא, הם איבדו את עצמאותם ומאז מספקים לנו באופן קבוע אנרגיה.

עובדי שבויים- חיידקים מהונדסים גנטית משמשים לייצור תרופות (כולל אנטיביוטיקה) וחומרים שימושיים רבים אחרים.

אויבים

טור חמישי- כמה חיידקים שחיים בגופנו או על העור, במצב רגיל, יכולים להיות די לא מזיקים. אבל כשהגוף נחלש, הם מעלים בעורמה התקוממות ויוצאים למתקפה. הם נקראים גם פתוגנים אופורטוניסטיים.

מבצרי הגנה- מושבות של חיידקים המכסים את עצמם בריר וסרטים המגנים מפני פעולת תרופות.

חי"ר משוריין- בין חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, ישנם כאלה שיכולים להפוך את הקליפה החיצונית שלהם לבלתי חדירה למולקולות התרופות. כוחו של חיל הרגלים חבוי בשכבת הליפופוליסכריד. לאחר מותם של החיידקים, שכבת שומן וסוכר זו חודרת לזרם הדם ועלולה לגרום לדלקת או אפילו הלם ספטי.

בסיסי הדרכה- מצבים בהם הזנים העמידים והמסוכנים ביותר שורדים. בסיס אימון כזה לכוחות מיוחדים של חיידקים יכול לשמש כגוף אנושי המפר את מהלך נטילת האנטיביוטיקה.

נשק כימי- כמה חיידקים למדו לייצר חומרים שמפרקים תרופות, ומונעים מהם את תכונות הריפוי שלהם. לדוגמה, אנזימים מקבוצת בטא-לקטמאז חוסמים את פעולת האנטיביוטיקה מקבוצת הפניצילינים והצפלוספורינים.

לְהַסווֹת- חיידקים שמשנים את הקליפה החיצונית ואת הרכב החלבון כך שתרופות "לא מבחינות" בהם.

סוס טרויאני- כמה חיידקים משתמשים בתחבולות מיוחדות כדי להביס את האויב. לדוגמה, הגורם הגורם לשחפת (Mycobacterium tuberculosis) מסוגל להיכנס לתוך מקרופאגים - תאי חיסון הלוכדים ומעכלים חיידקים פתוגניים משוטטים.

חיילי על- החיידקים הכל-יכולים האלה לא מפחדים כמעט ללא תרופות.

עשרת הדברות של התנהגות אנטיבקטריאלית

1. התחסן בזמן.

2. השתמש בתרופות אנטי-מיקרוביאליות רק כאשר מרשם רופא מורשה.

3. שוב: לא לעשות תרופות עצמיות באנטיביוטיקה!

4. זכרו שאנטיביוטיקה לא עוזרת נגד וירוסים. טיפול בהם בשפעת ובסוגים רבים של "הצטננות" אינו רק חסר תועלת, אלא גם מזיק. נראה שזה נעשה בבית הספר, אבל במהלך מחקר VTsIOM, השאלה "האם אתה מסכים עם הקביעה שאנטיביוטיקה הורגת וירוסים כמו גם חיידקים?" 46% מהנשאלים ענו "כן".

5. קח את התרופה בדיוק במינונים אלו ולמשך ימים רבים כפי שרשם הרופא. אל תפסיק לקחת גם כשאתה מרגיש בריא. "אם לא תשלים את הטיפול, יש סיכון שהאנטיביוטיקה לא תהרוג את כל החיידקים שגרמו למחלה שלך, שהחיידקים האלה יעברו מוטציה ויהפכו לעמידים. זה לא קורה בכל מקרה - הבעיה היא ש אנחנו לא יודעים מי עלול לסיים את הטיפול בטרם עת וללא השלכות", מודים מומחי ארגון הבריאות העולמי.

6. לעולם אל תשתף אנטיביוטיקה.

7. אין להשתמש שנקבעו קודם לכן ונשארו לאחר נטילת אנטיביוטיקה.

8. שטפו ידיים. שתו רק מים נקיים.

9. השתמשו בציוד מגן בזמן קיום יחסי מין.

10. הימנע ממגע קרוב עם מטופלים. אם אתם בעצמכם חולים, הפגינו אצילות - אל תנסו להדביק את חבריכם לכיתה, חבריכם לתלמידים או עמיתים. כלומר, תישאר בבית.