Терапия вирусами как альтернатива антибиотикам


Опасность вирусов для человека общеизвестна. Но что если представить вирус, уничтожающий патогенные бактерии в нашем организме? Такие вирусы без опасений для здоровья можно было бы принимать в качестве лекарств.

Такие вирусы давно существуют в природе и были открыты задолго до появления антибиотиков, но в качестве лекарств проиграли конкуренцию последним. Почему так сложилось и сможет ли терапия вирусами помочь человечеству пережить угрозу распространения патогенных бактерий устойчивых к антибиотикам?

История открытия "невидимого агента"

В 1897 году российский микробиолог Николай Гамалея впервые описал лизис бацилл сибирской язвы, который распространялся на здоровые колонии данных бактерий при внесении порции питательной среды из чашки с погибшей колонией. Исследователь отверг токсическую гипотезу в пользу инфекционной, так как разбавление порции не снижало ущерб для бактерий. Через 20 лет догадки Гамалея подтвердил француз Феликс Д`Эрель, который обнаружил, что лизис бактерий, вызывающих дизентерию, сопровождается накоплением невидимого лизирующего агента, в результате чего питательная среда становилась все более убийственной для новых порций бактерий. Не имея специального образования Д`Эрель сделал верный вывод о способности к размножению лизирующего агента внутри бактерий и дал ему имя - бактериофаг (пожирающий бактерии). Успешно вылечив бактериофагами нескольких пациентов от дизентерии, Д`Эрель спровоцировал настоящий бум "фаготерапии".

Бактериофаги проигрывают битву с антибиотиками

Однако уже через несколько лет Александр Флеминг открыл пенициллин, который оказался проще в производстве, хранении и дешевле бактериофагов. Кроме того, бактериофаги строго видоспецифична в отношении бактерий, в то время как пенициллин демонстрировал эффективность против подавляющего большинства известных тогда патогенных бактерий. Таким образом, оказавшиеся более перспективными антибиотики отвлекли на себя внимание ученых и финансирование, что значительно замедлило исследования и внедрение в терапию бактериофагов. Однако, то что стало известно о бактериофагах к настоящему времени, позволяет надеется на матч-реванш в их конкуренции с антибиотиками, которые все чаще обвиняются в неэффективности против быстро мутирующих бактерий.

Фаги - совершенные вирусы

Сейчас известно, что бактериофаги (или просто фаги) являются самыми древними представителями домена Вирусы, а в определенном смысле - прототипами современных вирусов животных и человека. Фаги возникли и эволюционируют одновременно с одноклеточными, то есть задолго до появления более современных клеток, а стало быть задолго до современных вирусов.

Здесь следует напомнить читателю, что вирусы обходятся малым набором генов и без собственных аппаратов для питания, биосинтеза и размножения, используя соответствующие аппараты зараженных ими клеток. Грубо говоря, примитивность вирусов компенсируется развитостью зараженных клеток. Учитывая, что "домом" для фагов являются бактерии, которые устроены проще современных клеток многоклеточных организмов, фаги не "деградированы" настолько, насколько это характерно для вирусов человека и животных. Взглянув на схему ниже любой обыватель поймет насколько фаги более продвинуты относительно вирусов:

Фаги распознают бактерии по принципу "ключ в замок"

Фаг способен специфически распознавать и связывать молекулы расположенные на поверхности бактерии по принципу "ключ в замок". Как правило данные молекулы неизменны в результате мутации генов, так как необходимы для жизнедеятельности бактерии. Например, на поверхности некоторых патогенных бактерий есть молекулы адгезии (прилипания) к нашим клеткам дыхательных путей - именно такие инвариантные молекулы на мембранах бактерий фаги выбрали для их распознавания и связывания в ходе эволюции. Если бы фаги для связывания использовали какие-либо другие поверхностные молекулы, то быстро мутирующие бактерии легко "уворачивались" бы от их атак. Вот как выглядит бактерия, атакованная бактериофагами:

Итак, принцип "ключ в замок" определяет видоспецифичность фагов к конкретному виду бактерии, а инвариантость молекул для связывания исключает развитие резистентности - то и другое выгодно отличает их от антибиотиков. Кроме того, по той же причине фаги не способны инфицировать клетки человека.

Фаги убивают бактерии сообща

После заражения бактерии фаг выбирает одну из двух стратегий размножения. Одна из них направлена на размножение внутри бактерии и ее гибель с высвобождением копий фага (литический цикл), другая стратегия предполагает встраивание генома фага в геном бактерии, которые в результате деления материнской клетки удваиваются и передаются дочерним (лизогенный цикл). Вот как это выглядит схематично:

Было обнаружено, что литический цикл фаги выбирают, когда бактерий много, а лизогенный - когда мало. Таким образом, в отличие от вирусов животных и человека, которые в некоторых случаях способны полностью уничтожить своего многоклеточного хозяина, бактериофаги отказывают себе в безудержном размножении с целью сохранения колонии бактерий. После восстановления колонии, фаги вновь переключаются на литический цикл.

Вирусологи долго не могли понять - как фаги координируют синхронное переключение на лизогению и обратно? В 2016 году был обнаружен закодированный в геноме фага протеин, концентрация которого возрастает при критическом уменьшении числа бактерий. Исследователи в своей статье в журнале Nature предполагают, что данный протеин служит арбитром, переключающим размножение фагов на лизогенный цикл с целью сохранения колонии бактерий.

Бактериофаги в качестве лекарств

Но какой прок от бактериофагов в качестве лекарства, если они не способны уничтожить все бактерии? Возможно, как раз по этой причине 100 лет назад бактериофаги не показали нужную врачам эффективность и проиграли конкуренцию антибиотикам. Сегодня возможности генной инженерии позволяют модифицировать фаги. Из генома бактериофага можно просто вырезать ген протеина-арбитра, сделав из них неудержимых убийц патогенных бактерий.

С другой стороны значительная часть нормальной микрофлоры человека представлена условно-патогенными бактериями, которые в небольших количествах присутствуют у многих из нас без развития заболевания. Однако ослабление иммунитета может сопровождаться разрастанием их колонии с развитием острой инфекции. Полное их уничтожение, что характерно в результате антибиотикотерапии, не всегда целесообразно, так как освобожденная ниша может быть заселена более опасными бактериями. Разумнее лишь ограничивать разрастание колонии условно-патогенных бактерий заразив их бактериофагом, поведением которого можно управлять протеином-арбитром.

Итак, перечислим преимущества бактериофагов в сравнении с антибиотиками:

  1. Бактериофаг видоспецифично заражает патогенную бактерию, а применение антибиотиков неизбежно наносит ущерб нормальной микрофлоре;
  2. Активностью бактериофага можно управлять, нормализуя численность колонии условно-патогенных бактерий;
  3. Бактерии не способны выработать резистентность к бактериофагам, как это происходит в отношении антибиотиков;
  4. Бактериофаги безопасны для человека, а антибиотики обладают токсичностью.

Заключение

Сейчас очевидно, что кризис резистентности патогенов к антибиотикам будет только усугубляться, обостряя потребность в разработке новых подходов в терапии бактериальных инфекций. История изучения фагов началась в России, и наша страна до сих пор является мировым лидером применения фаготерапии в практической медицине. Однако, в то время как наши НИИ и клиники до сих пор используют разработки почти 100-летней давности, в развитых странах активно работают с геномом бактериофагов для создания совершенных противобактериальных препаратов.

Если вам понравился данный пост, то рекомендую прочитать мою статью о еще одной альтернативе антибиотикам в борьбе с инфекциями ЛОР-органов. Чтобы не пропустить обновления - подписывайтесь на самый популярный блог о медицине!


Comments 40


Интересный пост, @stepanov. Я вот подумала, было бы прекрасно, если бы вирусами раковые клетки можно было излечить, а то химия не всегда помогает и губительно не только для онкологии(((. Сколько людей бы живых осталось(((.

11.10.2017 06:39
0

Заражение вирусами в том или ином ключе широко применяются как способ коррекции внутриклеточных процессов на уровне генов. Например, уже достаточно давно вирусные векторы используются для доставки в клетки нужных генов для встраивания в ДНК. Наверняка вирусы уже рассматриваются исследователями я для борьбы с раковыми клетками. Попробую как-нибудь прояснить для себя данный вопрос.

11.10.2017 06:46
0

@stepanov, мне эта тема очень больно в душу влезает, у отца был рак, смерть свежа еще(((. Я ужас как боюсь что и мне оно достанется. Оно же я слышала наследственное.Или я ошибаюсь?

11.10.2017 07:05
0

Есть наследственная предрасположенность. Но на риск развития той или иной опухоли сильно влияют пол, образ жизни и некоторые не онкологические заболевания.

11.10.2017 07:21
0

@stepanov все настолько взаимосвязано и серьезно... Никогда не знаешь что тебя ждет. Спасибо за ответ!

11.10.2017 07:27
0

Бактерии не способны выработать резистентность к бактериофагам, как это происходит в отношении антибиотиков;

Всё-таки не совсем так. Могут, но медленнее, чем к антибиотикам. Правда и сами вирусы могут меняться и обходить приспособление бактерий. Или находить новых жертв-бактерий.

11.10.2017 06:49
0

Я только недавно узнал, что и без фаготерапии в нашем организме очень много природных фагов, так как они повсюду, где есть бактерии. Те и другие быстро мутируют и эволюционируют в попытках обойти один другого, но в итоге это приводит к устойчивому балансу, который сопровождает всю историю их сожительства. Если найти способы управляемого влияния на данный баланс - это может дать отличный инструмент для практической медицины. Антибиотики тоже пример использования человеком механизма саморегуляции и конкуренции между бактериями. Однако данный способ оказался не настолько управляемым и гибким, чтобы конкурировать с быстро мутирующими бактериями.

11.10.2017 07:07
0

Да, биологическое оружие - фаги - может быть весьма эффективным. А фаги, как и бактерии есть везде :)

11.10.2017 07:11
0

Про "биологическое оружие" можно добавить, что не случайно НПО "Микроген", который является единственным производителем фагов в России, является "закрытым" учреждением ;)

11.10.2017 07:17
0

А вот спасибо большое за статью и совет, нашему семейству пригодится. А в детстве дочка болела тяжелейшими ангинами, это был ад.

11.10.2017 07:04
0

В моем случае фаги не помогли от лабораторно подтвержденного золотистого стафилококка, который много лет мучил меня хроническими фарингитами. Пока я справляюсь другим средством, о котором писал здесь: /ru--mediczina/@stepanov/kakie-bolezni-pakhnut-izo-rta

11.10.2017 07:11
0

а я как раз комментарий не туда написала, пройдя по ссылке.
Непременно закажу препарат. Про цену примерно подскажите, кстати? Сотни? Тысячи?)))

11.10.2017 07:14
0

800 рублей без стоимости доставки

11.10.2017 07:24
0

спасибо!

11.10.2017 08:21
0

Сыну тоже бактериофаги не помогли. Кстати, с лизогенного на литический цикл фаги и на чашках могут переключаться. У нас недавно было утверждение темы по этому поводу. Правда о механизмах они как-то не распространялись.
За ссылку спасибо, видела у вас уже эту информацию, но забыла в каком посте, хотела даже написать

11.10.2017 08:50
0

Про бактериофаги я единственный раз писал пару лет назад в ЖЖ в контексте тогдашней инициативы Минздрава распылять их в школах и детсадах. А статья про механизм переключения опубликована в Nature только в этом году. Полную версию можно можно получить через sci-hub.cc

11.10.2017 09:11
0

Будущее за нанороботами, которые будете убивать все плохие бактерии :)

11.10.2017 07:48
0

Да, наноразмеры и внешность делает бактериофаги отличными кандидатами на роль нанороботов)) И, как выяснилось, они еще и "общаться" умеют!

11.10.2017 07:52
0

Осталось уговорить их убивать всё, что не нужно. И оставить только то, что нужно. Кто бы ещё знал, что нужно, а что нет :)

11.10.2017 07:53
0

Это все на уровне их генома можно запрограммировать. Молекулярные биологи кодят так, чтобы фаг мог связывать и проникать только в определенный вид бактерии. Такие гены у фагов мутирую очень редко, а если мутируют, то с огромной вероятностью он уже не найдет для своего "ключа" подходящий "замок".

11.10.2017 08:06
0

Теоритически, насколько мне известно, ретровирусами можно лечить любые врожденные заболевания, уже сегодня)
Непонятно просто что будет после)

11.10.2017 11:31
0

Очень полезный пост, только не понятно почему мы до сих пор так масштабно не пользуемся фагами, как антибиотиками

11.10.2017 13:12
0

Знаю некоторые вирусы или части их кода могут сохраняться в организме человека долго ни как не проявляясь или только в отределенных условиях, как вирус Герпеса.
А можно ли заранее заразить человека правильными бактериофагами ( в детстве), чтобы они стали частью иммунной системы и при появлении вредных бактерий защищали организм?
Это же будет аналог прививок, только без побочных последствий. Бактериофагу то клетки нашего организма не нужны.

12.10.2017 08:23
0

Да, бактериофаги очень устойчивы к условиям внешней среды вне своих "родных" бактерий, которых они могут "ожидать" десятилетиями. Но мне сложно представить как накопить достаточное их количество в организме, чтобы тот не попытался их как-нибудь постепенно вывести наружу.

12.10.2017 09:49
0

А сколько организм сможет продержать в себе значимое количество бактериофагов?
Может какое универсальное профилактическое лекарство удастся разработать, для путешественников, военных... Заранее таблетку- и год не боишься заражения крови при ранении, пить из непонятной реки....

12.10.2017 11:44
0

Спасибо, очень интересно. Но тема требует очень осторожного подхода все-таки. Вирусы мутируют очень быстро, не хотелось бы вырастить из лекарства очередного убийцу человечества.

12.10.2017 08:30
0

Бактериофаги живут там же где и бактерии. Соответственно в человеке они живут всю его эволюцию. Но пока не один бактериофаг не превратился в вирус человека. Бактериофаги за миллиарды лет настолько "заточились" под бактерии, что попасть и приспособиться к клеткам многоклеточных организмов у них нет шансов.

12.10.2017 09:51
0

Но пока и человек не заморачивался выведением из бактериофагов убийцы микробов!
Просто у нас в редакции нет специалистов в биологии, а разобраться хочется).

13.10.2017 15:10
0

очень интересно! захватывающе)
от золотистого стафилококка мои жена и сын а также друзья вылечились с помощью аюрведы, быстро и насовсем...
могу поделиться рецептом или контактом врача

12.10.2017 10:01
0

Лучше - рецепт

12.10.2017 10:07
0

Arogyawardhini 2x3
Gandhak rasayana 1x2
Kamadudha 2x2
курс- 3 недели ,для тяжелой формы можно повторять до 4 курсов с недельным перерывом .
дозировки указаны для взрослого (таблеток/раз в день)все после еды.
детям меньше 25 кг - половина дозы.
нельзя употреблять:
химические лекарства,
консерванты(слишком много),
острую, соленую и кислую пищу
солить пищу по минимуму
цитрусовые ограничить одним фруктом в неделю,
мясо ,рыбу, яйца
улучшит действие лекарства:
ложка меда сразу после приема,
начинать курс в начале лунного месяца когда появляется новая луна

12.10.2017 10:52
0

Это на основе растений препараты? Где их покупают?

12.10.2017 11:05
0

препараты на основе минералов и металлов наряду с растениями
в малом количестве присутствует ртуть в не ядовитом соединении с серой - это официально принятый в Индии метод.
приобрести можно в сети доступно в РФ и Украине.
лучшие компании производители:
Baidyanath
Dootpapeshwar
Rasashala

например:
https://mahabazar.ru/ayurveda/ayurvedicheskie-preparaty/arogyavardhini-vati-80-tab.-proizvoditel-baydyanath-arogyawardhini-bati-80-tabs.-baidyanath/

12.10.2017 11:30
0

назначил нам эти лекарства Александр-врач аюрведы из израиля
с которым познакомились в Индии на отдыхе...
уже 10 лет он мой главный консультант по вопросам здоровья

12.10.2017 11:39
0

Как по мне, так подобная практика лечения, многими бы воспринималась с опаской. Например как проба "манту". Мало кто знает, как именно оно делается. Но тем не менее, если бы использовали лечение бактериями, то возможно. Удалось бы избежать множество смертей, а так-же излечить немало людей.Нужно просто показать как это "работает", пока люди это наглядно не увидят, в более менее адекватных масштабах, они будут этого опасаться.

12.10.2017 14:09
0

Удивительно как на одну и ту же тему можно получить разные тексты.
Фаги - это производные от полового аппарата бактерий, т.е. они произошли от бактерий.
Для тех кому тема интересна и хочет копнуть поглубже Пожиратели бактерий: убийцы в роли спасителей
Лидер в области бактериаофагов не Россия, а Грузия, где основал свою школу ученик Ф. Д’Эрелля.
Потом бактерии тоже могут выработать резистивность к фагам, это доказанный факт Спасут ли нас вирусы от супербактерий?

12.10.2017 14:56
0

Спасибо за ссылки и репост! Я был удивлен, когда мой пост про фаги в ЖЖ пару лет назад прокомментировал исследователь из Израиля. Но то что на Голосе есть спецы по этой теме - удивлен вдвойне!

12.10.2017 15:09
0

@stepanov, Поздравляю!
Ваш пост был упомянут в моем хит-параде в следующей категории:

  • Выплаты - 1 позицию - 1486,1900 GBG
13.10.2017 06:07
0

"... в развитых странах активно работают с геномом бактериофагов для создания совершенных противобактериальных препаратов."
Подскажите, а какие компании в данном вопросе особенно преуспели?

26.10.2017 11:07
0