Шість геніальних альтернатив антибіотиків, які втрачають ефективність

Надмірне використання антибіотиків призводить до того, що вони стають все менш і менш ефективними, коли ми більш — та вчені спішно шукають спосіб все виправити. Перед вами зібрані кращі ідеї того, як приборкати одну з найбільших проблем 21 століття.

Світ наближається до моменту, коли антибіотики перестануть лікувати інфекції. Ми серйозно зловживаємо антибіотиками, які у нас є, і все це призводить до того, що бактерії розвиваються і виробляють стійкість до ліків, призначеним для їх знищення.

Це явище називається стійкістю до антибіотиків, або антибиотикорезистентностью, і являє собою одну з найбільших проблем, з якими ми стикаємося в 21 столітті.

Ставки високі. Але не все втрачено. Різного роду уряду, організації, новатори і вчені по всьому світу розмірковують про те, як вивести нас з цього безладу. Ось лише кілька з багатьох методів, використовуваних у боротьбі проти антибіотикорезистентності, підібрані експертами BBC.

Використовувати бактерії проти них самих

Чому б не боротися вогнем з допомогою вогню, якщо ліки втрачають силу?

Кілька нових біотехнологічних компаній сподіваються використовувати наше зростаюче розуміння людського мікробіома: здорові мікроби, які живуть у людському тілі, які підтримують нашу імунну систему, перешкоджають поширенню інфекцій і контролюють метаболізм. Це допоможе у розробці нового класу ліків, які борються з супербактериями, які стійкі до антибіотиків і, як вважають, вб'ють більше людей до 2050 року, ніж рак.

Vedanta Biosciences, що базується в Кембріджі, штат Массачусетс, одна з фірм, що розробляє ліки на новій хвилі думки, що багато бактерії можуть викликати зараження, тому що у пацієнта складається нестача власного мікробіома за надмірне використання антибіотиків. Vedanta вивчає дослідження мікробіома по всьому світу в пошуках хороших бактерій, яких можна посадити на таблетку. Проковтнувши її, пацієнт міг би поліпшити своє самопочуття і стимулювати імунну відповідь.

«Мікробіологічні методи лікування, такі як бактеріальні консорціуми, являють собою необхідну альтернативу антибіотикам. Важливо займатися пошуком нових методів лікування інфекції, які одночасно і менш схильні до резистентності, і не заподіюють шкоди микробиоте і, таким чином, роблять господаря менш вразливим до повторного зараження», говорить Бернат Олле, голова Vedanta.

Однак важливо відзначити, що вчені досі не розуміють людську мікробіом повністю. Але дослідження набирають обертів, а Vedanta наближається до стадії клінічних випробувань принаймні для двох своїх препаратів. Якщо вийде, процес боротьби з інфекціями зміниться назавжди.

Застосування крихітних напівпровідників

Цю ідею запропонували вчені з Університету Колорадо в Боулдері, які працювали над розробкою квантових точок для використання в області сонячної енергії. Що таке квантові точки? Невеликі кристали напівпровідників — які використовують для складання телефонів і комп'ютерів. (Невеликі — це м'яко сказано. Як говорить Прашант Нагпал, що працює над проектом, «квантова точка порівняно з товщиною людського волосся — як міський квартал в порівнянні з Землею»).

Разом з колегою Анушри Чаттрджи, що працює над розробкою нових методів лікування на заміну антибіотикам, Нагпал досліджує можливість застосування світлочутливих точок для боротьби з супербактериями. Результатом стала нова форма квантових точок, які можуть вибірково атакувати бактерії.

«Що це значить? Ці квантові точки можуть бути всюди, а при правильній розробці та відповідному методі лікування їх можна активувати світлом для лікування інфекцій у тварин або людей без вбивства рідних клітин ссавця», говорить Нагпал. При активації точки виробляють речовини досить, щоб убити бактеріальні клітини, але залишити неушкодженими власні клітини господаря.

При випробуванні точок в культурах клітин, точки не мають впливу на здорові клітини людини. І світла потрібно не більше, ніж від кімнатного світильника або сонця. Для більш глибокого зараження потрібно спрямований світлодіод. В теорії все це може бути настільки ефективним, що потребує лише одну мільйонну частку традиційного ліки для досягнення очікуваного результату.

Квантові точки легко і просто робити, тому масштабування їх для лікування інфекцій у світових масштабах зробить їх дешевшими декількох рублів за дозу, а то й менше.

«Невелику кількість ліків і світла можуть вилікувати найгірші хвороби, викликувані супербактериями, яких ми зазнали в медичних умовах в Колорадо», говорить Нагпал. «Звичайно, необхідні додаткові дослідження, перш ніж ми зможемо використовувати квантові точки на пацієнтах. Проте вже перші випробування показують багато перспективних можливостей».

Вбивають інфекцію полімери

Антибіотики можуть бути не єдиним способом боротьби з супербактериями. Вчені з Університету Мельбурна виявили абсолютно нетрадиційний метод вбивства смертельних бактерій.

Виявилося, що зіркоподібний полімер (ланцюжок молекул), створений ними 15 років тому для додавання в'язкості автомобільним фарбам і моторних олив, володіє деякими цікавими здібностями, коли його перепризначили для біологічного використання. Дізнавшись про здатність полімеру доставляти ліки длялікування раку, вчені зрозуміли, що версія зірки під назвою Snapp («структурні наноинженерные антимікробні пептидні полімери») стала токсичною для бактерій.

Серед інших способів знищення бактерій, полімер виявився здатний розривати стінки клітин, усмоктуючись в мембрану клітини і витягуючи її ліпідний шар.

Якщо вчені отримають фінансування, вони вважають, що зможуть випробувати цей метод лікування на людях протягом п'яти років. «Наш синтез зірки — це технічний процес, і його легко можна масштабувати. І він не дуже дорогий. Складніше за все буде, напевно, зі схваленням регулюючих органів», - кажуть вони.

Відхід від традиційних принципів

Одна з найбільших проблем в медицині і науці загалом полягає в тому, що вчені не завжди працюють з лікарями для вирішення проблем зі здоров'ям. І тому втрачають важливі дані, які можна витягнути з роботи з пацієнтами.

У Центрі антибіотикорезистентності в Університеті Еморі в Джорджії лікарі і вчені працюють разом, щоб краще зрозуміти, як діагностувати і лікувати резистентність. «Я не лікар. Мені лише потрібно дізнатися від лікарів, що вони бачать на передовій, щоб зробити своє дослідження максимально релевантний», говорить Девід Вайсс, директор центру.

Серед успіхів цього партнерства — розробка нового діагностичного тесту, який допоможе лікарям дізнатися, які бактерії всередині пацієнта особливо стійкі і не відповідають на антибіотики. Грунтуючись на успіху цієї моделі, каже Вайсс, інші клінічні інститути почнуть відкривати власні центри, які дозволять вченим і лікарям працювати разом.

Від академії до промисловості

Світ відчайдушно потребує нових антибіотиків, але фармацевтичні компанії не розробляли нових вже 30 років. Тому що розробка нових ліків надзвичайно дорого коштує і особливих баришів кінцевий продукт не приносить.

Щоб вирішити цю заковику, Pew Charitable Trusts, публічна некомерційна компанія з Філадельфії, розробила спільну платформу для дослідження антибіотиків – Spark. Це хмарна віртуальна бібліотека з даними на тему дослідження антибіотиків і аналітикою, яку вчені можуть використовувати для спільної роботи над новими дослідженнями. «Подібні поділу даних виявилися надзвичайно успішними в інших сферах, наприклад, в лікуванні раку, тропічних інфекцій та туберкульозу», говорить Кеті Толкингтон, директор програми антибіотикорезистентності в Pew Charitable Trusts. «Ми сподіваємося, що Spark зробить те ж саме для антибиотикорезистентных бактерій. Ми очікуємо, що платформа буде відкрита для широкої громадськості і до неї будуть звертатися вчені з усього світу».

Є надія, що вчені будуть працювати кроссдисциплинарно, розробляти нові методології відкриття антибіотиків, а спільна робота академій і промисловості покладе кінець затишку в розробці антибіотиків.

Можна зробити існуючі антибіотики сильніше?

Ванкоміцин, відомий антибіотик, використовувався для лікування інфекцій щонайменше 60 років. Він вважається «останнім» ліками, яке використовується лише тоді, коли немає інших варіантів, бо досі йому вдавалося уникати проблем зі стійкістю до антибіотиків. До цих пір.

Зовсім недавно були виявлені бактерії, стійкі до цього препарату. У відповідь на це вчені почали робити спроби перебудувати антибіотик, щоб зробити його могутніше і ефективніше. Вони роблять це, змінюючи його структуру. Протягом багатьох років вченим вдалося створити три модифікації препарату. Останні дві, створені Дейлом Болджером і його командою в НДІ Скріппса в Ла-Холі, Каліфорнія, додали антибіотиків механізмів для боротьби з бактеріями.

«Кожне рішення поліпшило потенціал і проникливість препарату», - говорить Болджер. Опір цього штаму, каже він, буде розвиватися набагато повільніше. Одна тільки перша модифікація «надійна і зможе пробути в клініці ще 50 років. Якщо бактерія знайде спосіб обійти її, вона буде вбита двома іншими механізмами». В даний час ведеться робота, яка зробить нову версію препарату менш складною у виробництві.

Чи то більш сильні препарати, перемалывающие бактерії полімери, сміховинно малі напівпровідники або щось абсолютно нове — все це говорить про те, що вчені працюють над великими ідеями, намагаючись вирішити найбільшу загрозу для здоров'я людини в сучасну епоху.