Что такое бактериофаги и чем они лучше антибиотиков

Что такое бактериофаги

Бактериофаги — это вирусы, которые убивают бактерии, но не вредят другим живым организмам.

Корень «-фагос-» в переводе с древнегреческого означает «пожираю». Собственно, так и работают эти специфические вирусы. Они проникают внутрь бактерии, «заражают» её и заменяют бактериальный геном своим. Таким образом микроб теряет возможность размножаться. Вместо этого он начинает производить всё новые и новые бактериофаги, которые потихоньку изводят всю колонию бактерий.

Иногда бактериофаги называют просто фагами, а их применение в виде таблеток или инъекций для борьбы с патогенными бактериями — фаговой терапией, или фаготерапией.

Так же, как и антибиотики, бактериофаги относятся к антибактериальным средствам. В целом они выполняют одну и ту же работу — уничтожают бактерии, но делают это по‑разному.

Чем бактериофаги отличаются от антибиотиков

Антибиотики содержат химические вещества, которые убивают бактерии или лишают их возможности размножаться. Это плюс.

Теперь минусы. Во‑первых, каждый антибиотик эффективен только против одного или нескольких видов патогенных микроорганизмов. Во‑вторых, бактерии, поскольку они живые, умеют приспосабливаться к действию препарата и со временем теряют к нему чувствительность. То есть складывается неприятная ситуация: вы принимаете антибиотик, а вылечить бактериальную инфекцию не получается. Такая устойчивость микробов к антибактериальным средствам называется антибиотикорезистентностью.

Каждый вид бактериофагов (а их миллионы) тоже эффективен только против «своего» вида бактерий. Но вот процесса, аналогичного антибиотикорезистентности, при их взаимодействии с микробами не возникает, потому что бактериофаги — это вирусы и они умеют меняться. Когда бактерия приспосабливается и прекращает подпускать вирус к геному, фаг может найти к ней новый «ключик» — и добиться своего.

Почему антибиотики известны, а бактериофаги — не очень

Это пример исторической несправедливости.

Вообще, фаготерапия появилась даже раньше, чем лечение антибиотиками. Ещё в конце XIX века ряд учёных, включая российского микробиолога Николая Гамалею — того, чьё имя носит Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии, обнаружил, что некие вещества, содержащиеся, например, в речной воде, проявляют выраженную антимикробную активность.

В 1917 году микробиолог из парижского Института Пастера Феликс д’Эрелль сообщил миру, что этими веществами оказались специфические вирусы — те самые бактериофаги. Учёный выяснил, что фаги всегда появлялись в стуле больных дизентерией, перед тем как пациенты шли на поправку.

Д’Эрелль помещал в чашку Петри образец фекалий, содержащих дизентерийную палочку. Добавлял туда образец, взятый от выздоравливающего пациента, и спустя несколько дней обнаруживал, что дизентерийные бактерии исчезли. «Растворились, как сахар в воде!» — описывал исследователь свои наблюдения.

На основе обнаруженных бактериофагов учёный изготовил инъекции и суспензии, которые начал вводить пациентам с дизентерией. Уже в 1920‑е годы фаготерапией успешно лечили не только эту болезнь, но и брюшной тиф, холеру, стафилококковые инфекции кожи и костей, сепсис.

Бактериофаги в качестве антибактериального средства завоёвывали мир. Их использовали в крупнейших больницах Европы и США, а в СССР благодаря д’Эреллю была создана лаборатория по производству таких лекарств. Но в 1940‑е мировая «фагомания» прекратилась.

Одной из причин стало развитие науки. В частности, резко выросли требования к качеству научных работ. А д’Эрелль и его последователи относились к этому небрежно: не совсем корректно проводили исследования, допускали ошибки в описании биологических и физиологических процессов.

Кроме того, тогда же был создан первый антибиотик на основе пенициллина. Авторы препарата подошли к исследованиям более скрупулёзно. В результате в Европе и США антибиотики стали признанным способом антибактериальной терапии, а о вирусах‑фагах забыли. Исследования «пожирателей бактерий» продолжались лишь в СССР.

Почему о бактериофагах заговорили именно сейчас

Потому что антибиотики сдают позиции. Люди привыкли к ним, воспринимают их как безопасные лекарства, которые можно принимать «для профилактики». В результате всё больше опасных бактерий становятся устойчивыми к антибиотикам и прекращают реагировать на них.

Совсем скоро люди могут обнаружить, что привычные и надёжные лекарства превратились в пустышку. Есть риск, что даже ангина или бактериальный отит снова станут смертельными инфекциями, от которых нет лечения.

Теоретически ничего не мешает создавать новые антибиотики, к которым у бактерий ещё не выработалась резистентность. Но на такие разработки нужны годы, а то и десятилетия.

В подобных условиях бактериофаги могут стать тем, что поможет миру преодолеть масштабный медицинский кризис. Лекарства на основе вирусов можно создавать значительно быстрее и дешевле, чем антибиотики. Но главное — бактериофаги умеют меняться вслед за целевой бактерией, а значит, такие препараты будут сохранять эффективность.

Могут ли бактериофаги полностью заменить антибиотики

Нет, по крайней мере пока. На то есть несколько причин.

Бактериофаги ещё недостаточно изучены

Авторитетных масштабных исследований, которые подтвердили бы эффективность и безопасность фаготерапии, по‑прежнему не хватает.

Кроме того, надзорные органы разных стран с подозрением относятся к идее использовать вирусы для лечения. Например, американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило первое клиническое испытание внутривенного бактериофага лишь в феврале 2019 года.

Однажды процесс сертификации и лицензирования фагопрепаратов наверняка упростят. Но этот момент пока не наступил.

У бактериофагов слишком узкая специализация

Один антибиотик широкого спектра может лечить несколько бактериальных инфекций. А вот бактериофаги — снайперы: они прицельно уничтожают лишь один вид бактерий. Поэтому для каждого возбудителя болезни нужно выделить собственный фаг.

Мало того, бактериальные компоненты заболеваний отличаются от региона к региону, а иногда даже от человека к человеку. В результате, чтобы вылечить одну и ту же ангину у 10 человек в России и, например, в Италии, может потребоваться 10 разных бактериофагов или сложный коктейль из них.

Сегодня универсальность и эффективность работающих антибиотиков несколько выше.

Кажется, лучше всего бактериофаги работают в комбинации с антибиотиками

Эксперименты на культурах клеток и животных показывают, что, если использовать одновременно бактериофаги и антибиотики, их общий эффект превышает сумму эффектов от каждого препарата по отдельности. Такое взаимное усиление называют синергией.

Пока нет убедительных доказательств, что синергия проявится и на людях. Но учёные оптимистично предполагают, что это неизбежно.

В одном исследовании бактериофаг OMKO1, скомбинированный с антибиотиком цефтазидимом, смог избавить пациента от суперинфекции, которую несколько лет безуспешно лечили традиционными антибиотиками.

Так что бактериофаги, скорее всего, не вытеснят антибиотики. Эти препараты будут дополнять друг друга, чтобы сделать лечение бактериальных заболеваний более быстрым и эффективным.