«Золота ера» антибіотиків завершилася? Незабаром стійкість бактерій до антибіотиків може забирати до 10 мільйонів життів на рік… Як інновація харківських учених вирішує проблему?

У найближчому майбутньому існуючі антибіотики  все більше втрачатимуть ефективність, а потреба в них ставатиме критичною.

З кожним роком лікувати пневмонію, ангіну, туберкульоз тощо буде все важче. Хірургічні операції, інвазивні дослідженння, трансплантація органів, хіміотерапія ставатимуть все більш ризикованими.

Люди частіше помирають від інфекцій, які людство давно навчилося лікувати.

Вже з 2050 року антибіотикорезистентність може забирати до 10 мільйонів життів щороку.

На якій стадії сьогодні розробка вітчизняних інноваційних антибіотиків в Інституті хімії функціональних матеріалів Науково-технологічного комплексу "Інститут монокристалів" НАН України?   В чому інновація харківських науковців?

Про це - в розмові академіка НАН України Володимира Семиноженка з провідною науковою співробітницею цього Інституту, докторкою хімічних наук Вікторією Ліпсон в програмі «Про науку. Компетентно», що вийшла на YouTube-каналі НАН України.

З кінця минулого століття не з’явилося жодного нового класу антибіотиків…

Антибіотикорезистентність, або стійкість бактерій до антибіотиків з кожним роком стає все  більш гострішою. Бактерії навчилися протистояти навіть найсильнішим і рідко вживаним лікам -  так званим, «антибіотикам резерву». 

Що спричинило таку критичну ситуацію?

- Причин є декілька, як об'єктивних,  так і суб'єктивних, - зазначає докторка хімічних наук Вікторія Ліпсон. -  Серед об'єктивних - це природній розвиток резистентності у мікроорганізмів.

Адже що таке антибіотики ? Це виключно природного походження метаболіти мікробів або грибів, які вони використовують як засіб міжвидової боротьби для того, щоби зайняти найбільш і вигідні екологічні ніші для власного розвитку.

Що таке метаболіти?

-  Це мікроорганізми, які бактерії випускають у навколишнє середовище для того, щоби подолати своїх ворогів, - пояснює науковиця. - Але схоже, що «золота ера» антибіотиків або сполук, які люди навчилися вилучати з цих мікроорганізмів, щоби використовувати їх  в лікарських засобах, завершилася.

«Золота ера» антибіотиків почалася з кінця 30-х років минулого сторіччя, коли  відомий британський бактеріолог Олександр Флемінг відкрив пеніцилін – перший в історії людства антибіотик. За короткий  час було створено 16 нових структурних типів антибіотиків, які використовуються і досі.

Втім, з середини 80-х років  минулого  сторіччя  і до теперішнього часу не з’явилося жодного нового класу антибіотиків. Майже  сорок років ніхто  в світі серйозно не замислювався про розвиток резистентності до антибіотиків

-  У світі сьогодні тільки чотири біг фарми з 25 провідних фармацевтичних компаній працюють над розробкою нових антибіотиків. Це такі відомі фірми, як Merck (США), Hoffmann-La Roche (Щвейцарія), GlaxoSmithKline (Велика Британія), Pfizer (США), - розповідає науковиця.

ДОВІДКА «Громади»

Біг фарма (англ. Big Pharma, укр., Велика фарма) - це неофіційний вираз, який використовується для опису великих і потужних фармацевтичних компаній або фармацевтичної індустрії загалом. Під цим терміном маються на увазі методи бізнесу та вплив великих фармацевтичних компаній на охорону здоров'я, ціноутворення на ліки та на законодавство у сфері охорони громадського здоров'я.

Такі компанії, як Sanofi (Франція)  та Novartis припинили свої програми з дослідження та розробки антибіотиків. А Johnson & Johnson (США) заявили, що у них немає «нових антибіотиків у розробці».

-  Велика Фарма не зацікавлена в створені нових антибіотиків,  - констатує Вікторія Ліпсон.  . - Компанії неодноразово стикалися з тим, що багато  разів відкривали те ж саме.

В результаті  довгі роки досліджень і мільярди доларів  були викинуті на вітер. Фінансово не вигідно створювати нові антибіотики ще й тому, що доки триває розробка, а триває вона десятиліттями, втрачається її  інноваційність. За цей час з’являться нові бактерії, на які новий антибіотик не діє.

- По-перше, спосіб вилучення антибактеріальних сполук із природного середовища, з яких потім виробляють антибіотики, не змінився з початку 40-х років, - зазначає науковиця. -  Він не змінний з того часу, як американський вчений українського походження  Зельман Ваксман  у 1943 році відкрив стрептоміцин - речовину, яку виділяють бактерії стрептоміцети.

Цією технологією користуються і досі.

- По-друге, навіть із сучасними технологіями  вилучити нові продукти з мікроорганізмів, які бактерії випускають в навколишнє середовище для того, щоби подолати своїх ворогів, вже неможливо. Вчені повторно вилучають ті ж самі  продукти, а не нові.

Як вирішити цю проблему?

Сьогодні є два шляхи, які можуть подолати  стійкість бактерій до антибіотиків.

-Треба змінити середовище, щоби бактерії почали виробляти  нові мікроорганізми. Адже в нормальному для них середовищі вони ні з ким не борються, і  тому нічого не виробляють. А треба, щоби вони почали боротися, - пояснює  науковиця.

- Другий шлях -  впливати на саму бактерію, на її ДНК, щоб вона змінювалась під впливом певних факторів  і давала інші продукти. По суті,  це буде вже «нова» бактерія. І вона продукуватиме нові мікроорганізми, які  можуть стати новими ефективними антибіотиками.

Але є ще один спосіб. Його взяли на озброєння вчені Інституту хімії функціональних матеріалів Науково-технологічного комплексу "Інститут монокристалів" НАН України.

В чому ця інноваціяі полягає?

-  В тому, щоби шукати сполуки, які не виявляють антибактеріальних властивостей, але які можуть активізувати дію старих антибіотиків, які вже давно існують в арсеналі медицини, - зазначає Вікторія Ліпсон. - Але щоби старі антибіотики «запрацювали» та відновили  свою ефективність, треба додати  до них певний компонент.

Як це працює?

- Проблема в тому що  різні бактерії утворюють  свої спільноти, свої колонії, які в свою чергу створюють біоплівку, - роз’яснює науковиця. - У бактерій  є певні сигнальні молекули, які сигналізують різним бактеріям, що ми зараз всі гуртом збираємося в єдине  могутнє «військо», яке здатне перемагати, і йдемо в бій. Це називається - кворум сенсинг, або почуття кворуму.

У «війську» бактерії можуть обмінюватися генами, які призводять до їх стійкості. В цьому й полягає один з механізмів стійкості бактерій до антибіотиків.

-  Більше того, біоплівка  має багато шарів, і в найбільш глибинних шарах бактерії ніби завмирають або «сплять». Однак, якщо зруйнувати верхній шар плівки, бактерії одразу «прокидаються» і починають знову боротися за своє життя.

 І це одним з механізмів створення хронічного процесу  в організмі людини. Тобто людину лікували, лікували, а стафілокок «прокинувся» і знову руйнує організм.

 -  Щоби побороти плівкоутворення, треба зруйнувати механізм «кворуму», не дати бактеріям можливості виробляти ці сигнальні молекули, які збирають бактерії  у потужне «військо», -  розповідає Вікторія Ліпсон. - Тобто треба знайти спосіб заблокувати механізм вироблення сигнальних молекул, які збирають  це «військо» докупи. І для цього підходять вже існуючі засоби, які можуть і не мати антибактеріальних властивостей.

В Інституті хімії функціональних матеріалів Науково-технологічного комплексу "Інститут монокристалів" НАН України коштом національного фонду досліджень України було створено нову лабораторію, в якій зараз ведуться  наукові дослідження та триває робота над створенням нового інноваційного антибіотика.

-  Зараз ми інтенсивно працюємо над тим, щоби знайти метод, як руйнувати ці плівки, або знайти спосіб, як побороти сам механізм  утворення плівок,

 

- розповідає науковиця.

 - А також розробляємо компоненти, які підвищать ефективність  вже існуючих антибіотиків. Тобто ми беремо відомий антибіотик, до якого сьогодні резистентні бактерії, і додаємо до нього синтетичні сполуки, а далі дивимось, як ця комбінація впливає на утворення чи руйнацію біоплівки, в якій «сплять» бактерії.

Скільки наразі є перспективних речовин, які можна доєднувати до старих антибіотиків, щоби подолати резистентність бактерій?

- Провідна речовина у нас одна, - ділиться Вікторія Ліпсон. – Вона є.  Ми відібрали таку сполуку, яка використовується як біодобавка. І не тому, що це біодобавка, а тому, що вона вже пройшла  усі клінічні випробування і дозволена до застосування. Результатом цієї наукової роботи стане  розробка нового антибіотика, який має подолатим резистентність бактерій. Навіть по завершенні цього проекту ми не залишатимемо роботу над створенням інноваційних антибіотиків.

-  Ми будемо продовжувати  її на нових сполуках, - резюмує науковиця.