Информация только для медицинских и фармацевтических специалистов

Вирусы против бактерий

Бактериофаги – одни из самых загадочных препаратов аптечного ассортимента. Сейчас они переживают второе рождение – и в нашей стране, и за рубежом снова возник к ним интерес, в журналах появляется не только пересмотр старых результатов, но и масса новых публикаций. Что можно рассказать покупателю, который заинтересовался именно этими средствами?

Вехи истории

Ученые обнаруживали следы жизнедеятельности бактериофагов задолго до того, как возникла вирусология. Британский бактериолог Эрнест Ханкин еще в 1896 году обратил внимание, что некий агент, способный проходить через очень тонкий фарфоровый фильтр, убивает возбудителя холеры. Развитию науки в новом направлении помешала Первая мировая, поскольку финансирование было перенаправлено разработчикам боевых газов, взрывчатых веществ и других более актуальных вещей.

Первооткрывателями бактериофагов считаются два исследователя – британский бактериолог Фредерик Творт, описавший странный фильтрующийся агент в 1915 году, и канадский микробиолог французского происхождения Феликс Д’Эрелль, независимо от Творта сообщивший о точно такой же находке в 1917-м.

За рубежом бактериофагами интересовались в первую очередь микробиологи, так что их находки не имели прикладного значения. Очень долгое время, например, фаг считался не вирусом, а ферментом. В СССР работы изначально велись медиками, в Грузии в 1923 году был создан будущий Всесоюзный центр фаготерапии, собравший на пике своего расцвета коллекцию из более чем 3 тыс. образцов. Однако затем и у нас, и за рубежом дело фаготерапии было практически уничтожено появившимися антибиотиками. Их массовое распространение после Второй мировой создавало впечатление, что изобретена панацея против инфекций и остальные направления исследований – тупиковые.


О бактериофагах ученые вспомнили, когда перед ними в полный рост встала проблема антибиотикорезистентности. Вирусы снова стали объектом экспериментов, в них увидели реальную альтернативу морально и иногда даже физически устаревшим противомикробным препаратам.

Натуральный враг

Бактериофаг, как следует хотя бы из названия, – вирус, пожирающий бактерии. По сути, это такой «грипп бактерий», только летальные исходы случаются куда чаще, чем в человеческом варианте.


Фаги гораздо разнообразнее, чем какие-либо другие известные вирусы, нельзя сказать, что они выглядят однотипно. Чаще всего в качестве иллюстрации используется изображение вирусов группы А по классификации Бредли, она же – группа V по классификации Тихоненко. Такие вирусы устроены сложнее всего, в них имеется головка и отросток с множеством дополнительных элементов (рис. 1). Всего групп выделяют шесть, только в одной из них геном фага представлен одноцепочечной РНК, во всех остальных случаях – это одна- или двухцепочечная ДНК.


Бактериофаги нельзя назвать гигантами, но по своим размерам они, скорее, относятся к крупным и занимают промежуточное положение между самыми большими вирусами табачной мозаики и вирусом иммунодефицита человека 1-го типа (рис. 2).


Строение бактериофага, сравнительные размеры вирусов


Вирусы группы А (V) вводят свою ДНК в клетку-мишень очень красиво, процесс чем-то напоминает посадку исследовательского модуля на поверхность Луны или Марса – точно так же он сначала «присаживается» на «опоры», а затем прижимается к мембране бактерии своей базальной пластиной, «пробуравливает» оболочку жертвы и впрыскивает в цитоплазму свой геном. После этого бактериофаг можно считать мертвым, если так вообще можно сказать о вирусах.

Быстро или помучиться?

По механизму действия все бактериофаги можно разделить на две большие группы. Первая – литические, или вирулентные фаги, которые в 100% случаев убивают инфицированную клетку сразу. В случае, показанном на рисунке 3, вирус сразу же уничтожает геном бактерии, используя его исключительно для целей собственной репликации. После наработки максимально возможного числа новых вирусных частиц микроб либо сразу гибнет в момент их выхода, просто разрываясь на части, либо погибает в ближайшее время из-за того, что все критически важные внутренние механизмы физически уничтожены.


Вторая группа – лизогенные, или умеренные фаги. Их геном встраивается в геном носителя и может существовать там в стелс-режиме долгое время, передаваясь из поколения в поколение. Активируется эта «бомба с замедленным действием» под влиянием различных неблагоприятных внешних факторов вроде дефицита питательных веществ. Единичные фаги умеют сочетать оба варианта, отпочковываясь и не разрушая бактериальную клетку сразу, лишь используя часть ее мембраны в качестве оболочки, одновременно оставляя «закладку» в ее геноме. На одного микроба могут напасть сразу несколько фагов с разными механизмами взаимодействия.


Жизненный цикл бактериофага


Плюсы и минусы

К несомненным достоинствам фагов можно отнести их прицельность, они специализируются на конкретных видах бактерий, так что можно отобрать именно те вирусы, которые уничтожают только патогенную флору, в отличие от антибиотиков, «бьющих по площадям», не разбирая при этом, свой или чужой попадает под обстрел.


По той же причине у фагов либо меньше побочных эффектов, либо их совсем нет. С резистентностью история схожая, она если и развивается, то только у конкретной бактерии-мишени. С помощью генной инженерии реально перепрограммировать вирус и натравить его на какого-нибудь другого возбудителя, еще не знакомого с вирусом.


Немаловажным фактором в пользу бактериофагов можно считать дешевизну и простоту их производства, особенно по сравнению с новыми перспективными антибиотиками. Действительно получается не менее, а иногда и более эффективная альтернатива с кратно меньшими вложениями.


Недостатки тоже есть, и они тесно связаны с вирусной природой фагов. Прежде всего, их сложно хранить и перевозить, они весьма требовательны к условиям содержания. Кроме того, фаги способны нападать только на свободно плавающие бактерии, внутрь человеческих клеток их никто не пустит. Агрессивная среда желудка уничтожает многие вирусы, не разбирая, кто пришел с миром, а кто нет. И главное, для достижения максимального эффекта терапии бактерию­-возбудителя нужно фаготипировать, то есть выделить и в лабораторных условиях доказать, что против нее может быть применен вот этот конкретный вирус.


Тем не менее фаги остаются перспективным направлением разработок, особенно после открытия канадского биолога Джозефа Бонди-Деноми, работающего в Калифорнийском университете. Он обнаружил новый вирус, прицельно уничтожающий синегнойную палочку, к которому устойчивость не развивалась. Изучая феномен, ученый выяснил, что ДНК этого фага защищена белковой оболочкой, с которой не справляется иммунитет бактерии. Если такой «чехол» надевать на все остальные ДНК и РНК бактериофагов, они могут стать еще более грозным оружием для своих естественных врагов. Главное, чтобы на человека не переключились.

Факты

Факты бактериофагов


В СССР активно изучали медицинское применение бактериофагов, но публикации были либо на русском, либо на грузинском языках, поэтому мировая наука о них не знала и с удивлением изучает и цитирует их уже в наше время.


Работы по бактериофагам удостоены Нобелевской премии. В 1969 году она была присуждена американским исследователям Максу Дельбрюку, Альфреду Херши и Сальвадору Лурия за открытия, касающиеся механизма репликации и генетической структуры вирусов.


В ГРЛС зарегистрированы и обращаются на российском рынке следующие разновидности бактериофагов: брюшнотифозный, дизентерийный, против клебсиелл и отдельно – против клебсиеллы пневмонии, против кишечной палочки, протейный, сальмонеллезный, стафилококковый и против синегнойной палочки. Самый часто используемый в амбулаторной практике препарат – стафилококковый фаг.



1. Keen E.C. Phage Therapy: Concept to Cure // Frontiers in Microbiology. 2012. 3: 238. doi: 10.3389/fmicb.2012.00238. 2. Keen E.C. Tradeoffs in bacteriophage life histories // Bacteriophage. 2014. 4 (1): e28365. doi: 10.4161/bact.28365. 3. Kutter Elizabeth et al. (2010). Phage Therapy in Clinical Practice: Treatment of Human Infections // Current Pharmaceutical Biotechnology. 11 (1): 69–86. doi: 10.2174/138920110790725401. 4. McGrath S. and van Sinderen D. (editors). Bacteriophage: Genetics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. 2007. ISBN 978-1-904455-14-1. 5. Stineke van Houte et al. The diversity-generating benefits of a prokaryotic adaptive immune system // Nature. 2016. DOI: 10.1038/nature17436. 6. Поздеев О.К., Федорова Е.Р., Валеева Ю.В. Микробиология. Бактериофаги/Учебно-методическое пособие для студентов медицинских вузов. Казань, 2012.



Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" №1-2, 2020


Вам могут понравиться другие статьи:

Клещевые неприятности
Подробности
Клещевые неприятности

Редкий человек может похвастаться, что ни разу в жизни не сталкивался с клещом. Эти родственники пауков – самые многочисленные в своем классе, их насчитывается более 48 тыс. видов, так что живут они практически по всей планете.

Подробнее
Чем заняться с детьми на карантине
Подробности
Чем заняться с детьми на карантине

Режим самоизоляции, на который дружно перешла страна, сделал невероятно актуальной проблему детской занятости. Родители не всегда могут уделить чадам должное внимание. Чем же их можно занять?

Подробнее
Правильно и вкусно
Подробности
Правильно и вкусно

Как не набрать лишние килограммы в такой ситуации? Максимально оздоровить рацион питания! Предлагаем топ-10 вкусных, полезных и низкокалорийных продуктов.

Подробнее
Весеннее обновление
Подробности
Весеннее обновление

Любая из предложенных в нашем обзоре косметических новинок способна добавить вашим покупательницам весеннего настроения и улучшить состояние кожи и волос.

Подробнее
Чеснок: нереализованный потенциал
Подробности
Чеснок: нереализованный потенциал

Это растение из рода лук с острым вкусом и характерным запахом популярно у многих народов мира. 

Подробнее
Нет проблем!
Подробности
Нет проблем!

Склонность к жирности, воспаления, покраснения, появление сосудистых дефектов и пигментации – все это признаки проблемной кожи. Расскажем покупателям, какая косметика поможет справиться с досадными несовершенствами.

Подробнее
Если вы фармацевт, провизор, первостольник, специалист здравоохранения или медицинский работник наш журнал «Российские аптеки» для вас.