Не так давно мы общались с Денисом Кузьминым, кандидатом биологических наук, директором физических школы биологической и медицинской физики МФТИ. По мотивам Инженерного подкаста с ним мы рассказали о антибиотикорезистентности и сопутствующих свойствах бактерий . Публикуем самое интересное!
Антибиотикорезистентность – это полная либо частичная утрата чувствительности бактерий к антибиотикам.
А когда заметили, что антибиотики становятся слабо полезны против бактерий?
Однозначного ответа нет. Вероятнее всего, так как микроорганизмы используют выделение определенных веществ – антибиотиков, исключительно чтобы бороться друг с другом. Пока они друг с другом «боролись» путем выработки антибиотиков, другие к этому привыкали и вырабатывали антибиотикорезистентность.
В 1928 году великолепной тройкой ученых был открыт первый антибиотик – пенициллин. Уже тогда Флеминг наблюдал на своей чашки Петри с пенициллином некоторые колонии, которые росли несмотря на присутствие в среде антибиотика. Более того, в процессе исследований были обнаружены колонии, которые растут при повышающихся концентрациях антибиотика.
Известный факт, что с момента появления антибиотика проходит 5-7 лет, и к нему, как правило, возникает устойчивость. «Большая фарма» отмечает, что с момента открытия или создания молекулы до запуска в серию препарата с ней гарантированно есть первые резистентные штаммы. Обычно цикл выведения фармпрепарата составляет 10-15 лет. Но к моменту того, как препарат попадает на прилавки, можно быть уверенным, что устойчивые штаммы уже есть.
Все ли бактерии приспосабливаются к антибиотику за 7 лет?
У бактерий есть три замечательных свойства, которые определяют их способность адаптироваться к антибиотикам:
- Активное деление и мутация. Бактерии – одна из самых быстрорастущих биомасс на Земле. Поэтому при добавлении к бактериям антибиотика появляется очень сильный фактор: адаптирующиеся к этому антибиотику, смогут быстро поделиться и размножиться, и дать начало выдающейся колонии.
- Мобильные генетические элементы. Внутри бактерии существует часть генетического материала, который вынесен из основной хромосомы – плазмида, кольцевая молекула ДНК, в которой бактерии могут удерживать некоторые важные для неё свойства. Известно также, что бактерии могут обмениваться друг с другом этими важными свойствами. Этот процесс называется горизонтальным переносом генов. Бактерии активно обмениваются плазмидами, которые в том числе, могут иметь устойчивость к антибиотику.
- «Чувство Кворума», чувство ближнего. Когда бактерия встречается с антибиотиком и умирает от него, она «выкидывает красный флаг» остальным. Тогда бактерии иногда покрываются слизью или полисахаридами и могут опять же не воспринимать антибиотик.
Эти три свойства сообщают бактериям антибиотика, резистентность или устойчивость к антибиотикам, которые мы так тщательно разрабатываем.
Процесс приспособления бактерий происходит сам по себе, или человечество тоже как-то его стимулируем?
Существует два фактора. Первый – внутреннее свойство бактерий, стремление к жизни. Мы создаём некоторый фактор, который определяет, будет она жить или нет, и ей необходимо приобрести механизмы устойчивости к этому фактору. Мы добавляем к естественному отбору искусственный фактор в виде большой концентрации антибиотика, а бактерии разными путями внутри адаптируются к ним.
Есть другая проблема уже со стороны людей. Люди создают замечательные тренировочные базы для бактерий. Где бактерия может приобрести устойчивость к антибиотикам? Как правило, в тех местах, где она их встречает в разных сочетаниях и в высоких концентрациях. Где это обычно происходит? В больнице и на животноводческих сельскохозяйственных предприятиях. Потому что одна из проблем – это неконтролируемое использование антибиотиков. И проблема не только в неконтролируемом назначении, но и в его некорректности. Врачи могут ошибаться. Например, назначать антибиотики почти при любых заболеваниях. Поэтому каждое второе назначение является некорректным.
Идет непрерывная гонка с бактериями: мы изобретаем антибиотик, а они изобретают как адаптироваться, мы создаем новый – они опять адаптируются и так далее. В этой гонке есть два интересных момента, связанных с человеком. Существует регулятор – управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA, Food and Drug Administration), «центробанк» от фармакологии. Их критерии отбора для новых лекарств становятся всё жёстче и жёстче, отчего в клиническую практику вводится всё меньше и меньше антибиотиков.
Важна и политика фармацевтических компаний. Успешные компании, произведшие блокбастеры уходят от разработки новых антибиотиков. Блокбастеры в данном случае – успешные препараты, принесшие огромные деньги и спасшие многие жизни. Причины тому следующие: антибиотики, как правило, приводят к исцелению, цикл их приема короткий, стоимость курса приёма незначительная. Таким образом, фармацевтическая компания вкладывается в препарат, но окупить его и заработать на нем не может. Поэтому разработка антибиотиков приостанавливается.
Не зря говорят о кризисе антибиотикорезистентности или кризисе разработки новых препаратов. Это многофакторная проблема, включающая в себя неверные назначения, бесконтрольное использование в сельском хозяйстве, жесткое регулирование и политику фармацевтических компаний.
Читайте другие статьи, по этой теме. Подписывайтесь, чтобы не пропустить продолжение! Следите за нами в Телеграмме, ВКонтакте, на официальном сайте.
#инженерный_подкаст #все_ответы_в_науке_МИФИ #десятилетиенауки #МинобрнаукиРоссии #популяризациянауки