29 октября 2021 года.
Устойчивость к антибиотикам — одна из важнейших проблем здравоохранения XXI века. И время, чтобы остановить ее ужасные последствия, уже истекло.
Рост числа бактерий с множественной лекарственной устойчивостью уже привел к значительному увеличению числа заболеваний и смертей среди людей. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний США, около 2,8 миллиона человек в мире заражены бактериями, устойчивыми к антибиотикам, что является причиной 35 000 смертей ежегодно в США и 700 000 смертей по всему миру.
В совместном докладе ООН, Всемирной организации здравоохранения и Всемирной организации здоровья животных за 2019 год говорится, что устойчивые к лекарствам болезни могут стать причиной смерти 10 миллионов человек в год к 2050 году, а к 2030 году до 24 миллионов человек окажутся в крайней нищете, если не будут приняты меры. Супержуки уже способны обойти все существующие методы лечения — в 2016 году 70-летняя женщина из Невады умерла от бактериальной инфекции, устойчивой ко всем имеющимся в США антибиотикам.
Я биохимик и микробиолог, который последние 20 лет занимается исследованиями и преподаванием в области развития и устойчивости к антибиотикам. Я считаю, что для решения этого кризиса необходимо не только правильное использование антибиотиков врачами и пациентами. Оно также требует взаимных инвестиций и сотрудничества между отраслями промышленности и правительством.
Как бактерии становятся устойчивыми к лекарствам?
Чтобы выжить, бактерии естественным образом эволюционируют и становятся устойчивыми к лекарствам, которые их убивают. Для этого они используют два способа: генетические мутации и горизонтальный перенос генов.
Генетическая мутация происходит, когда ДНК бактерии, или генетический материал, случайным образом изменяется. Если эти изменения позволяют бактерии избежать действия антибиотика, который в противном случае убил бы ее, она сможет выжить и передать эту устойчивость при размножении. Со временем доля устойчивых бактерий будет увеличиваться по мере того, как неустойчивые бактерии будут погибать от антибиотика. В конце концов, лекарство перестанет действовать на эти бактерии, потому что все они будут иметь мутацию, вызывающую устойчивость.
Другой метод, используемый бактериями, — горизонтальный перенос генов. В этом случае одна бактерия получает гены устойчивости из другого источника, либо через окружающую среду, либо непосредственно от другой бактерии или бактериального вируса.
Однако кризис устойчивости к антибиотикам в значительной степени является антропогенным, или созданным человеком. Среди факторов — чрезмерное использование антибиотиков и злоупотребление ими, а также отсутствие нормативных и правоприменительных актов, касающихся их правильного применения. Например, врачи назначают антибиотики при небактериальных инфекциях, а пациенты, не прошедшие назначенный курс лечения, дают бактериям шанс выработать устойчивость.
Также не существует правил использования антибиотиков в животноводстве, включая контроль за их утечкой в окружающую среду. Только в последнее время в США стали требовать усиления контроля за применением антибиотиков в сельском хозяйстве. Как отмечается в докладе Национальной академии наук, инженерии и медицины, опубликованном в октябре 2021 года, устойчивость к антибиотикам — это проблема, которая объединяет здоровье человека, окружающей среды и животных. Эффективное решение одного аспекта требует решения других.
Пробел в открытии антибиотиков
Одной из главных причин кризиса резистентности является остановка разработки антибиотиков в течение последних 34 лет. Ученые называют это «пробелом в открытии антибиотиков».
Исследователи открыли последний класс высокоэффективных антибиотиков в 1987 году. С тех пор ни один новый антибиотик не вышел за пределы лаборатории. Отчасти это объясняется тем, что у фармацевтической промышленности не было финансового стимула вкладывать средства в дальнейшие исследования и разработки. Антибиотики того времени также были эффективны в своей работе. В отличие от хронических заболеваний, таких как гипертония и диабет, бактериальные инфекции, как правило, не требуют постоянного лечения и поэтому имеют более низкую окупаемость.
Чтобы переломить эту тенденцию, необходимо инвестировать не только в разработку лекарств, но и в фундаментальные исследования, которые позволяют ученым понять, как работают антибиотики и бактерии в первую очередь.
Фундаментальные исследования направлены на углубление знаний, а не на разработку лекарств для решения конкретной проблемы. Они дают ученым возможность задавать новые вопросы и долгосрочно осмысливать мир природы. Лучшее понимание движущих сил, лежащих в основе устойчивости к антибиотикам, может привести к инновациям в разработке лекарств и методов борьбы с бактериями с множественной лекарственной устойчивостью.
Фундаментальная наука также предоставляет возможности для наставничества следующего поколения исследователей, которым предстоит решать такие проблемы, как устойчивость к антибиотикам. Обучая студентов фундаментальным принципам науки, ученые-фундаменталисты могут подготовить и вдохновить будущие кадры, обладающие страстью, способностями и компетенцией для решения проблем, требующих научного понимания.
Сотрудничество путем триангуляции
Многие ученые согласны с тем, что для решения проблемы устойчивости к антибиотикам требуется не только ответственное использование их отдельными людьми. Федеральное правительство, научные круги и фармацевтические компании должны сотрудничать друг с другом, чтобы эффективно бороться с этим кризисом — то, что я называю сотрудничеством путем триангуляции.
Сотрудничество между фундаментальными учеными в академических кругах и фармацевтическими компаниями — одна из основ этих усилий. В то время как исследования в области фундаментальной науки закладывают основу знаний для открытия новых лекарств, фармацевтические компании располагают инфраструктурой для их производства в масштабах, обычно недоступных в академических учреждениях.
Остальные два направления предполагают финансовую и законодательную поддержку со стороны федерального правительства. Это включает в себя увеличение финансирования научных исследований и изменение текущей политики и практики, которые препятствуют, а не создают стимулы для инвестиций фармацевтических компаний в разработку антибиотиков.
В этой связи двухпартийный законопроект, предложенный в июне 2021 года, — Pioneering Antimicrobial Subscriptions to End Upsurging Resistance (PASTEUR) Act — призван заполнить пробел в области открытий. Если законопроект будет принят, он позволит выплачивать разработчикам оговоренные в контракте суммы на исследования и разработку противомикробных препаратов в течение периода времени, который составляет от пяти лет до окончания срока действия патента.
Я считаю, что принятие этого закона станет важным шагом в правильном направлении для решения проблемы устойчивости к антибиотикам и угрозы, которую она представляет для здоровья людей в США и во всем мире. Денежный стимул для проведения фундаментальных исследований новых способов уничтожения опасных бактерий представляется мне наилучшим вариантом выхода из кризиса устойчивости к антибиотикам.
Автор: Андре Хадсон, профессор и руководитель Школы наук о жизни имени Томаса Х. Госнелла, Рочестерский технологический институт.
