Научный совет РАН обсудил стратегию здоровья нового века.
Невидимый орган, «суперорган», состоящий из триллионов бактерий, архей, грибов и вирусов, населяющих кишечник, легкие, кожу человека. Это все о ней - микробиоте. Это действительно орган, хотя и весьма необычный - экстракорпоральный, расположенный вне анатомических структур тела и не имеющий фиксированной формы, но выполняющий в нашем теле критически важные функции.
Эволюция взглядов на микробиоту - классический пример резкой смены научной парадигмы. Вплоть до начала XXI века в медицине доминировала инфекционная концепция, заложенная Луи Пастером и Робертом Кохом. В ее логике совокупность микроорганизмов, населяющих живые существа, воспринималась как «балласт», колония «нахлебников», чье присутствие терпимо, но польза сомнительна. Главной стратегией здравоохранения была война с микромиром: антибиотики широкого спектра, тотальная антисептика, стерилизация среды обитания.
Перелом наступил с развитием метагеномики - технологий секвенирования нового поколения, позволивших изучать генетический материал микробов напрямую в организме, без культивирования в пробирке. Человечество словно прозрело и «разглядело» ту колоссальную биомассу, которая всегда с ним сосуществовала. Совокупный геном микробиоты оказался примерно в 150 раз больше генома человека.
Последнее десятилетие ознаменовалось настоящей революцией в понимании роли микробиоты. Дисбиоз - нарушение баланса микробиоты - перестал рассматриваться как сопутствующий синдром: теперь он трактуется как поломка функциональных связей в экосистеме организма и фактор развития широкого спектра заболеваний. Интерес к микробиоте растет в геометрической прогрессии, ежегодно публикуются десятки тысяч исследований, перед медициной открываются все новые горизонты.
Бой за «второй геном»
Вклад российских ученых в революционную и динамично развивающуюся область современной биологии и медицины представили участники состоявшегося в Международном мультимедийном центре «Россия сегодня» онлайн-заседания Научного совета РАН «Науки о жизни». Мероприятие под председательством вице-президента РАН академика Владимира Чехонина собрало представительный состав экспертов. В их числе были несколько молекулярных биологов, педиатр, диетолог, специалист по космической медицине.
Кадр из трансляции онлайн-заседания Научного совета РАН «Науки о жизни»
Открывая заседание, Владимир Павлович отметил, что изучение микробиома сопоставимо с эпохой Великих географических открытий: за право обладать ключом к здоровью человека сегодня ведется настоящая битва. Формирующие мировую повестку американский проект Human Microbiome Project и европейский консорциум MetaHIT инвестируют миллиарды в картирование микробиома кишечника и других органов.
Если раньше ученые могли вырастить в пробирке лишь около 1% микроорганизмов, населяющих кишечник (в нем сосредоточены около 70% микробиоты), то с приходом метагеномных технологий исследовательские горизонты стали практически безграничными. Расшифровка «второго генома человека» превратилась в одну из самых горячих зон современной науки. Эти исследования открывают колоссальные перспективы для персонализированной медицины и разработки новых методов терапии.
Баланс вместо стерильности
Заведующий отделом Института экспериментальной медицины член-корреспондент РАН Александр Суворов рассказал об успехах в области профилактической микробной терапии.
Он отметил, что правильное соотношение микроорганизмов в различных локализациях микробных сообществ формируется не сразу. Иммунной системе требуется время, чтобы адаптироваться к огромному количеству микробов, постепенно заселяющих организм. Консенсус - эубиоз - устанавливается лишь к двум-трем годам жизни человека. Но стоит равновесию по каким-то причинам нарушиться - развивается дисбиоз (раньше говорили «дисбактериоз»). Условно-патогенные микроорганизмы начинают активно размножаться и преодолевают эпителиальный барьер, который в норме защищен слизистым слоем. Формируется очаг хронического воспаления, приводящего к нарушениям нервной, эндокринной, иммунной систем.
А причинами сбоя номер один являются антибиотики и стресс. Когда мы нервничаем, страдают не только нервы, но и триллионы наших симбионтов.
По словам А.Суворова, XXI век должен стать веком «экологической медицины» - медицины баланса. Если люди хотят быть здоровыми телом и духом, им придется научиться слушать тихий голос триллионов живущих внутри них микроорганизмов.
Точечно устранять патогены, сохраняя полезных «сожителей», позволяет микробная терапия - комплекс подходов, направленных на восстановление микробиоты. При этом лекарства должны быть таргетными, целевыми, ориентированными на лечение конкретных патологических состояний. В Институте экспериментальной медицины разработаны пробиотики, обладающие специфической активностью против патогенов и улучшающие функции желудочно-кишечного тракта. Особый акцент сделан на развитии технологии получения аутопробиотиков - препаратов, созданных на основе собственной микробиоты пациента.
– Мы берем из кишечника у человека его собственную полезную бактерию, проверяем ее безопасность, размножаем и возвращаем обратно. Это не чужеродный агент, а «родной», с которым иммунитет уже находится в согласии, - пояснил ученый, описывая персонализированный подход, который уже тестируется при метаболических нарушениях.
Высокий потенциал имеет и противоопухолевая терапия с использованием бактерий-онколитиков. Уже созданы пробиотические препараты с противораковой направленностью, однако их применение требует специального разрешения.
Особый интерес вызвала представленная ученым разработка пробиотической вакцины против SARS-CoV-2. Доклинические исследования препарата завершены, однако дальнейшее продвижение проекта связано с регуляторными процедурами (клинические испытания) и поиском индустриального партнера. В.Чехонин пообещал вынести вопрос о поддержке этого проекта на заседание Президиум РАН: «Мы должны быть готовы к новой эпидемии».
Неприятно, но эффективно
Руководитель отдела НИИ системной биологии и медицины Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека член-корреспондент РАН Елена Ильина продолжила тему, но зашла с другой стороны, самой, пожалуй, шокирующей для неподготовленного слушателя. Речь пошла о трансплантации фекальной микробиоты - процедуре по переносу очищенного кала здорового донора в пищеварительный тракт пациента.
– Первые протоколы фекальной трансплантации появились в 2013 году. Сегодня этот метод применяется для лечения антибиотико-ассоциированной диареи, синдрома раздраженного кишечника, специфического язвенного колита, болезни Крона. Направление активно развивается, создаются все новые протоколы, которые делают процесс максимально безопасным и эффективным, - подчеркнула биолог.
Десятилетний опыт команды отечественных специалистов - это более двухсот процедур, по итогам которых в 96% случаев зафиксировано клиническое улучшение. Создана таблетированная форма, которая удобна для использования. Однако ученые все еще действуют во многом эмпирически, подчеркнула Е.Ильина. До конца не ясно, кто именно обеспечивает терапевтический эффект, бактерии или бактериофаги. Более того, описаны случаи осложнений.
Будущее метода специалист связывает не с «фекальным коктейлем», а с синтетической биологией - созданием искусственных композиций из бактерий и фагов с заданными свойствами.
Перезагрузить педиатрию
Руководитель НИИ педиатрии и охраны здоровья детей НКЦ №2 РНЦХ им. академика Б.В.Петровского академик Лейла Намазова-Баранова придала обсуждению стратегическое измерение. Если взрослый человек - итог микробиологических и иммунных событий первых лет жизни, то профилактику необходимо начинать задолго до рождения. Антибиотики во время беременности, кесарево сечение без медицинских показаний, отсутствие грудного вскармливания - все это способно изменить микробиоту ребенка и задать траекторию хронического иммунного воспаления на десятилетия вперед.
Концепция «1000 дней» (от зачатия до двух лет) рассматривается как ключевой период программирования здоровья.
– Здоровое долголетие начинается со здорового детства. Сегодня доказано: гены определяют лишь около 15% нашего здоровья, до 60% формируется в раннем детстве, в том числе за счет микробного программирования, - подчеркнула специалист.
Невидимый дирижер
О связи микробиома кишечника и нейрозаболеваний рассказал заведующий лабораторией Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН профессор Валерий Даниленко. Наличие оси «кишечник - мозг» сегодня под сомнение никто уже не ставит - это клинический факт. Микробные клетки синтезируют нейромедиаторы: так, до 90% всего серотонина организма вырабатывается именно в кишечнике. Состояние микробиоты коррелирует с уровнем тревожности, склонностью к депрессии, стрессоустойчивостью. Наше настроение, наши страхи и желания - это «отголоски» тех сигналов, которые подает невидимый орган.
В.Даниленко представил консорциум «Нейромикробиом» - национальную научно-технологическую платформу по разработке микробиом-направленных решений для заболеваний нервной системы. Объединение создано в прошлом году, сегодня в него входят семь ведущих научных институтов и вузов, к коллегам могут присоединиться все работающие по близким темам структуры. Одна из разработок ученых - препарат для лечения болезни Паркинсона. Их кандидат - штамм лактобактерий, который воздействует сразу на десятки биомишеней.
Концепция биотерапевтических препаратов с многофункциональным действием призвана преодолеть ограничения «старых» лекарств, направленных на одну мишень, тогда как заболевание затрагивает весь организм.
Еще одно направление работы консорциума - создание продуктов питания для предупреждения и лечения депрессивных расстройств и нейродегенеративных заболеваний.
Счастье в клетчатке
Опытом профилактики дисбиозов у космонавтов и глубоководных водолазов поделился заведующий лабораторией ГНЦ «Институт медико-биологических проблем РАН» член-корреспондент академии Вячеслав Ильин. В замкнутых пространствах - на орбитальных станциях и в барокамерах - формируются особые антропотехнологические ниши, где условно-патогенные микроорганизмы проявляют повышенную агрессивность, сообщил он.
В длительных экспериментах по имитации полета на Красную планету («Марс-500») было доказано, что поддерживать микробный баланс в этих условиях помогают аутопробиотики - персонализированные препараты на основе собственных бактерий человека, а также постбиотики - продукты ферментации живых культур.
Завершил марафон доклад руководителя лаборатории ФИЦ питания и биотехнологии Светланы Шевелевой, которая представила данные о связи микробиоты и диабета второго типа - одного из наиболее быстро распространяющихся неинфекционных заболеваний метаболической природы. Такие болезни во многом обусловлены внешними факторами, прежде всего нерациональным питанием. Исследования показали: избежать проблем помогает уменьшение потребления насыщенных жиров и трансжиров. Дело в том, что высокожировая диета в 2-3 раза повышает уровень бактериальных токсинов в крови, нарушает чувствительность клеточных рецепторов к инсулину, стимулирует избыточную продукцию глюкозы печенью и оказывает токсическое воздействие на поджелудочную железу.
Наиболее эффективными инструментами коррекции признаны пребиотики (пищевые волокна) и растительные полифенолы, характерные для средиземноморской и вегетарианской моделей питания.
– Пребиотики способны снижать уровень сахара натощак, но не всегда обеспечивают долгосрочный эффект. А рацион с достаточным количеством клетчатки формирует микробиоту на годы вперед, - подчеркнула специалист.
В сложном диалоге
У аудитории онлайн-заседания Научного совета РАН сложилось четкое понимание: исследования микробиоты выходят за рамки одной дисциплины. Это точка пересечения генетики, иммунологии, педиатрии, онкологии, неврологии и биоинформатики. И одновременно вызов регуляторной системе и научной политике. Участники дискуссии неоднократно возвращались к необходимости упрощения процедур допуска к клиническим исследованиям, создания биобанков российской микробиоты и расширения государственной поддержки.
Подводя итоги, В.Чехонин резюмировал: российская наука успешно осваивает искусство сложного, но жизненно важного диалога с невидимым миром внутри нас и готова предлагать прорывные решения - от аутопробиотиков до вакцин нового поколения. Однако в отсутствие скоординированных государственных мер эти разработки рискуют остаться в лабораториях и научных журналах.
Надежда Волчкова
Обложка: кадр из трансляции онлайн-заседания Научного совета РАН «Науки о жизни»
