Фаги vs антибиотики: в чем между ними разница?

Ученые и врачи не первый год бьют тревогу: антибиотики работают всё хуже, потому что появляется всё больше устойчивых бактерий. Порой даже можно услышать, что человечество вступило в «постантибиотическую эпоху». На этом фоне всё чаще слышны разговоры об альтернативном способе борьбы с инфекциями — применении бактериофагов. Поговорим о том, чем продукты с фагами отличаются от антибиотиков, и какие у них преимущества.

После пенициллина и грамицидина появилось еще много антибактериальных препаратов. С 1940-х по 1960-е годы антибиотики переживали золотой век: именно в те времена ученые синтезировали большую часть препаратов, которые применяются до сих пор. К сожалению, многие врачи и их пациенты совсем забыли о предупреждениях Флеминга и Дюбо:

«Несложно сделать микробы устойчивыми к пенициллину в лабораторных условиях, подвергая их концентрациям, недостаточным для их уничтожения, и тоже самое время от времени происходило в организме. Может наступить время, когда пенициллин сможет купить любой в магазине. Тогда есть опасность, тчо невежественный человек может легко ввести себе недостаточную дозу и, подвергая свои микробы нелетальным количествам препарата, сделать их устойчивыми».

«В какой-то непредсказуемый момент и каким-то непредсказуемым образом природа нанесет ответный удар».

Пенициллином начали лечиться в 1941 году, а уже в 1942 году (всего год спустя!) были обнаружены первые устойчивые к нему золотистые стафилококки. Поначалу в этом не было большой проблемы: взамен антибиотиков, утративших эффективность, ученые находили новые. Но науке было суждено отстать в этой гонке вооружений с бактериями. Уже в 1970-е годы разрабатывать новые антибиотики стало намного сложнее. А сейчас этот процесс почти совсем застопорился. Теперь уже врачи бьют тревогу, а виной всему стало безответственное использование лекарств, из-за чего бактерии быстрее эволюционировали и становились устойчивыми.

Человечеству нужно бережно относиться к наследию прошлого, разумно использовать антибиотики, а параллельно искать что-нибудь им на замену.

Поначалу врачи заинтересовались фагами. Но вскоре наступила эпоха антибиотиков. Про «пожирателей бактерий» в медицине почти совсем забыли. Бактериофаги стали интересны только биологам, которые исследовали принципы работы генов и прочие довольно далекие от практической медицины вещи.

В отличие от западных стран, в Советском Союзе фаготерапия никуда не делась и продолжила развиваться. В 1923 году в Тбилиси даже был открыт Институт бактериофагов. Его основал микробиолог Георгий Элиава, а помогал ему д’Эрелль.

Благодаря этому отечественные ученые и врачи накопили богатый опыт применения фагопрепаратов.

Итак, в чем же «пожиратели бактерий» превосходят антибиотики?

Более избирательное действие. Даже антибиотики узкого спектра действия поражают разные виды микроорганизмов. Вместе с возбудителем инфекции они уничтожают нормальный микробиом, и из-за этого нарушается работа органов, возникает риск повторных инфекций. Фаги работают по-снайперски: они атакуют только один вид бактерий или даже только отдельные штаммы внутри вида. За счет этого они аккуратно уничтожают причину инфекции и сохраняют микробиом.

Максимально безопасны. Бактериофаги — это вирусы, но они сильно отличаются от своих собратьев, вызывающих простуду, ветрянку, и другие болезни у людей. Фаги способны атаковать только бактерии, они не могут заражать клетки человека, животных и растений. Поэтому фагопрепараты не вызывают побочных эффектов, и у них минимум противопоказаний. При этом многие антибиотики, если принимать их бесконтрольно, способны сильно навредить печени, почкам и другим органам. Есть много химических соединений, из которых можно было бы сделать эффективные антибиотики. Но их пришлось отбраковать из-за высокой токсичности.

Фаги можно использовать для профилактики. С антибиотиками такое строго запрещено: их можно применять, только когда уже точно диагностирована бактериальная инфекция. В противном случае лечение будет способствовать тому, что появится еще больше устойчивых бактерий.

Фагопрепараты ведут себя как «умное лекарство». Антибиотики нужно вводить в организм по часам, чтобы поддерживать оптимальную концентрацию. Заражая бактерии, фаги сами размножаются в очаге инфекции, а уничтожив всех жертв, просто покидают организм.

Работают в случаях, когда антибиотики неэффективны. Фаги и антибактериальные препараты действуют по-разному. Поэтому, если бактерии стали устойчивы к антибиотику, это не делает их устойчивыми к бактериофагу. Правильно подобранные фагопрепараты успешно уничтожают даже «супербактерии», против которых неэффективны антибиотики из разных групп.

Уничтожают биопленки. Бактерии умеют создавать для себя нечто вроде крепостей из слизи. Такие структуры называются биопленками, и микроорганизмы внутри них хорошо защищены от антибиотиков. Фаги способны уничтожать биопленки.

Фагопрепараты универсальны. Их можно использовать в виде кремов, гелей, растворов, полоскать ими горло, закапывать в глаза, уши, вдыхать через небулайзер, использовать местно или принимать внутрь. Они хорошо сочетаются со многими лекарственными препаратами, включая антибиотики.

Кстати, посмотрите как работают бактериофаги, заражающие бактерии Klebsiella pneumoniae — грозного возбудителя воспаления легких. Эти фотографии мы сделали с помощью микроскопа 3D Cell Explorer от Nanolive:

А недостатки есть?

Хотя узкая специализация фагов и является их преимуществом, одновременно она создает некоторые сложности. Один и тот же антибиотик можно использовать против разных бактерий. А фаги зачастую нужно персонально подбирать для каждого пациента. В целом у ученых есть понимание, как решить эту проблему. Читайте наши материалы о том, что такое персонализированная и адаптивная фаготерапия.

Бактерии могут стать устойчивыми к фагам, как и к антибиотикам. К счастью, это не такая большая проблема. Ведь бактериофагов вокруг очень много, они тоже эволюционируют, и среди них относительно легко найти те, которые будут работать.

А еще ученые пытаются синтезировать искусственные фаги. Возможно, в будущем это направление достигнет таких высот, что для каждого пациента будут «печатать» персональный фагопрепарат с учетом особенностей бактерий, вызвавших инфекцию.

То, что сейчас произошло «второе рождение» фаготерапии, обнадеживает научное сообщество и многих практикующих врачей. Ведь это эффективный и в то же время экологичный способ защиты здоровья. Теперь у нас есть намного больше знаний о бактериофагах, чем у ученых начала прошлого столетия, и нам доступны технологии, о которых раньше можно было только мечтать. А значит, появилась возможность вывести фагопрепараты на совершенно новый уровень и использовать их намного эффективнее.