Как внедрить в медицинскую практику новый класс антибактериальных препаратов.
Во время Первой мировой войны Мария Склодовская-Кюри на свои деньги разработала и оборудовала передвижные рентгеновские лаборатории, прозванные «маленькими Кюри», сама водила «рентгеномобиль» и обучала военных медиков применению аппарата. Всего через 20 лет рентгеновский кабинет стал обыденной реальностью медицины, а сегодня без него невозможно представить даже сельскую поликлинику.
Этот пример подвижничества ученого привел в нашей беседе Александр Владимирович СВИДЗИНСКИЙ, руководитель проекта 26-75-32001 «Разработка нового класса антибактериальных препаратов на основе фаголизинов для терапии бактериального вагиноза» - победителя конкурса мегагрантов Российского научного фонда 2026 года. Проект реализуется на базе Центра стратегического планирования и Управления медико-биологическими рисками здоровью Федерального медико-биологического агентства. А рентгеновский аппарат был упомянут не случайно. Хрупкая женщина своим напором изменила ход истории медицины.
– Современная наука научилась обнаруживать микроорганизмы практически везде, но увидеть их конкретные взаимодействия между собой в ходе инфекционного процесса пока не получается, - комментирует профессор Свидзинский. - Бактерии могут образовывать стойкие сообщества, действующие, как армейские группы. Без выявления этих взаимодействий наше вмешательство обречено на провал. Чтобы преуспеть в лечении инфекций, необходимо понимать, как именно организована защита микроорганизмов, как распределены роли участников сообществ и какими средствами можно выбить «зачинщиков» воспалительного процесса. Решение перечисленных задач - суть предлагаемого нами проекта, предусматривающего внедрение методики, визуализирующей внутривидовой состав микробных консорциумов на клиническом материале, и разработку фаголизинов, уничтожающих избранных членов таких сообществ. Цель проекта - создание новых принципов терапии, направленных на долговременный контроль полимикробных патогенных групп и превращение их в безобидные комменсалы (живые организмы, мирно сосуществующие с хозяином) или даже в пробиотики.
Многоликая бактерия
– Почему наш выбор остановился именно на бактериальном вагинозе? - продолжает А.Свидзинский. - В этом заболевании сфокусированы все проблемы полимикробного патогенеза и его терапии. Начнем с того, что такой болезни для клинической медицины по определению не существует. Что такое бактериальный вагиноз? Современные методы диагностики, направленные на определение участвующих возбудителей, ответить не могут. Ясно одно: это полимикробное заболевание, не зависящее от состава участвующих в нем возбудителей и ведущее к образованию биопленок с широким спектром микроорганизмов, меняющихся от одного больного к другому. Для лечения необходимо проследить, как селективное влияние на участников меняет ход процесса.
Бактериальный вагиноз по широте охвата населения может поспорить с травмами в ходе военных действий. Заболевание не смертельное, но с огромным спектром неприятных последствий для здоровья, в особенности репродуктивного. В благополучной Германии им страдают не менее 15% женщин, в Латинской Америке и Африке - более 30%, в определенных группах - до 70%.
По Российской Федерации сводных цифр нет, однако экспертные оценки и статистика отдельных клинических центров на основании косвенных данных свидетельствуют о высокой распространенности заболевания. Все традиционные средства борьбы с бактериальным вагинозом, в первую очередь антибиотики, показали свою несостоятельность. Ключевой патоген этого заболевания - изменчивая Gardnerella vaginalis.
Ключевым он является не по сути, а по обстоятельствам: если Gardnerella удастся образовать содружество, иногда включающее до 500 иных видов, она обретает способность противостоять как механизмам иммунитета, так и всем существующим антибиотикам. Такая биопленка, в сущности, - многоклеточный организм. Чем больше разнообразие ее участников, тем обширнее ее возможности. Центральным для ее лечения является понимание, какой микроорганизм за что отвечает.
Фото предоставлено А.Свидзинским
К сожалению, наше представление о том, как работают микроорганизмы, застряло где-то в XIX веке. И это не преувеличение: пару сотен лет назад бо́льшая часть людей умирала от инфекций, но в медицине даже понятия такого не было. Роберт Кох и Луи Пастер показали, что бактерии бактериям рознь. В организме заболевших есть определенные бактерии, при отсутствии которых заболевания не возникает. При этом подходе, а иного тогда и быть не могло, понятие инфекции срослось с одним конкретным возбудителем. Все инфекции были по определению моноинфекциями.
С этого стартовала инфектология и началось развитие современной медицины. Благодаря ее успехам за какие-то двести лет удалось увеличить продолжительность человеческой жизни в два с лишним раза. Но в последние десятилетия моноинфекционный подход стал явно пробуксовывать. Дело в том, что Кох и Пастер работали с изолированными культурами в искусственных средах.
Молекулярная, основанная на определении генов, диагностика невероятно расширила спектр обнаруживаемых бактерий. Оказалось, что моноинфекции составляют ничтожно малую часть огромного спектра полимикробных процессов, которые наличием или отсутствием одного возбудителя никак не объяснить.
Знаете ли вы, что анализ всех бактерий в океанах земного шара показал, что 75% из них можно найти в кишечнике каждого из нас? Бо́льшая часть этих микроорганизмов способна вызывать смертельные инфекции. Как организм умудряется выживать при таком обилии явных патогенов? Эти вопросы меня всегда интересовали, но для их исследования были нужны новые методики.
Гибридизация и визуализация
Окончив с отличием медицинский институт в Москве, А.Свидзинский почти сразу уехал в Германию. И выяснил, что советская система обучения «у койки больного» позволяет подготовить специалистов к практике гораздо лучше, чем более теоретическое немецкое образование. Поэтому А.Свидзинскому и его жене без особых усилий удалось получить работу в знаменитой берлинской клинике «Шарите». Но микробиология оставалась основным интересом молодого специалиста.
– Решил действовать на простом примере: взять желчные камни, которые по определению должны быть стерильными, и посмотреть, найдутся ли там бактерии, - вспоминает Александр Владимирович. - Первым делом изолировал ДНК, что можно сделать практически без оборудования, потом провел гибридизацию и показал, что большинство этого ДНК имеет бактериальную природу. Продвигался шаг за шагом: старался понять взаимодействие между микроорганизмами и макроорганизмами, проще говоря, бактериями и их хозяином - человеком.
Но исследовать полимикробные сообщества по спискам - это все равно что делать выводы о состоянии здоровья по телефонной книге. И я разработал методику визуализации нативных микробиот с помощью рибосомальной гибридизации (РиГиНаМ). Эта методика помогает определить состав микрофлоры в организме человека, визуализировать местоположение бактерии и ее связи непосредственно в биоматериале.
Так удалось показать зависимость развития рака толстого кишечника от полимикробных биопленок и в целом доказать инфекционную природу заболеваний, ранее считавшихся вовсе не инфекционными. Большинство эндокринных, аутоиммунных, онкологических заболеваний вызвано воспалительными процессами, то есть в основе - бактерии, грибки и другие патогены. Бактерии внешней среды никогда не действуют поодиночке, они образуют полимикробные содружества.
Там, где такие взаимодействия особенно удачны, бактерии растут вместе и цементируют связи клейким органическим матриксом в виде биопленок и сладжей. Именно эти полимикробные содружества входят в контакт с макроорганизмом и закрепляются на его поверхности, успешно сопротивляясь механизмам его защиты. Уже из них рекрутируются патогены, проникающие в глубь организма.
Моноинфекционные заболевания являются, по сути, вершиной айсберга полимикробных процессов, поэтому наши антибиотики зачастую и не помогают, не затрагивая первопричины. Бактериальный вагиноз - яркий тому пример. Все из имевшихся в наличии антимикробных средств оказались бессильными, лишь временно подавляя биопленку. И здесь на помощь пришло хорошо забытое старое.
Пожиратели бактерий
Сто с лишним лет назад англичанин Туорт и француз д'Эрелль открыли, что у бактерий существуют естественные враги - бактериофаги («пожиратели бактерий»), которые обитают в почве, реках, озерах, океанах и живых организмах. Именно их наличием объясняются успехи знахарей в лечении инфекций с помощью смесей из грязи, золы, кислого молока и проч. Работа с бактериофагами активно велась в СССР. Но с наступлением эры антибиотиков про фаготерапию незаслуженно забыли.
– В Европе с появлением антибиотиков решили, что справятся со всеми бактериями и так. К тому же работа с фагами - муторная задача, их нужно выращивать, а применять широким фронтом нельзя: фагу требуется цель, если цели нет, фаг умирает, - поясняет А.Свидзинский. - К тому же фаги - это своего рода вирусы, и большинство из них для бактерий, как насморк, смертельные - редкость, их трудно искать и тяжело изолировать. Применение фагов для полной санации в принципе невозможно. Выздоровление происходит только в тех случаях, когда на помощь приходит организм, добивающий ослабленного врага. Все это добавило неопределенности в фаготерапию и послужило причиной потери интереса к ней.
Но современные методы дают возможность изменить подход - работать не с капризными фагами, а с пользующимися их оружием специально модифицированными протеинами. Каждому фагу нужна определенная бактерия, у него только один рецептор именно к ней. Мы знаем гены, ответственные за эти участки. И если просеквенировать ДНК всей бактерии, можно выделить «кусочки», отвечающие за восприятие определенного гена, не разыскивая сам фаг.
Зная ген, переводим его в приблизительный состав аминокислот, который отвечает за распознавание бактерии. И к созданному в лабораторных условиях протеину привязываем литический кусочек с гарантированными свойствами, получая фаголизин, смертельный для данной бактерии. Но сочетаний очень много, поэтому необходимо не только синтезировать рекомбинантные фаголизины, но и тестировать их.
А проверять, как они действуют, нужно на конкретных биопленках от реальных больных. Все это позволяет методика РиГиНаМ. Так, можно целенаправленно создать лекарственные средства с желаемыми свойствами, выгодно отличающиеся и от природного фага, и от антибиотиков. Как я уже говорил, бактерии работают в полимикробных сообществах, но в любой кооперации есть ключевые игроки. Как при ограблении банка: убрав главаря банды, можно достаточно легко обезвредить группировку, не причиняя вреда остальным и не нарушая природного равновесия. В случае бактериального вагиноза это уже упоминавшаяся Gardnerella vaginalis. Хотя, возможно, придется остановиться не только на ней.
Сделать диагностику доступной
Зафиксировано 16 видов гарднерелл. Создав на их основе рекомбинантный протеин, одна часть которого узнает бактерию, а другая - уничтожает, проблему можно решить. Но это в теории.
– Практикой мы занялись 15 лет назад вместе с небольшой австрийской фирмой PhagoMed, основанной моими друзьями Лоренцо Корзини и Александром Белкреди. Нам удалось создать три прототипа фаголизина с высокой эффективностью против возбудителя бактериального вагиноза.
Когда в 2017 году PhagoMed был куплен BioNTech, для меня активная фаза работы окончилась, - рассказывает профессор Свидзинский. - Мне предложили продолжить работу в условиях строгой секретности, но, по моему глубокому убеждению, наука должна быть открытой. Я вышел из проекта по фаголизину, углубившись в дальнейшее развитие методики РиГиНаМ. Вспомнил, что был ленинским стипендиатом, и захотелось возобновить научные контакты с родиной.
Приехав в Россию, я познакомился с коллегами, энтузиазм которых, можно сказать, зашкаливал. Ксения Сторожевая, Светлана Никулина и Владимир Свидзинский организовали ООО «ИННОВАДЖЕНС», резидента инновационного центра «Сколково», где я стал руководителем научных разработок. Они на практике переняли и реализовали все технические возможности РиГиНаМ, чтобы сделать диагностику нативных полимикробных биопленок доступной каждому.
Интересные взаимодействия начались с Центром Кулакова, МОНИАГом, Сеченовским университетом, Институтом акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О.Отта, Казанским университетом, кафедрами микробиологии Уральского государственного медицинского университета и Новосибирского государственного университета. Но везде возникала проблема с приобретением специального оборудования.
К счастью, существуют энтузиасты, объединяющие высокий профессионализм с даром предвидения, и многие из них работают в организации, реализующей проект. Например, Герман Шипулин, Андрей Девяткин прекрасно разбираются в рекомбинантных протеинах, Юрий Жернов заинтересовался проблемой полимикробных сообществ и возможностей их лечения фаголизинами с точки зрения эпидемиологии, поскольку распространение бактериального вагиноза приобретает угрожающий характер.
Я убежден: наука делается не деньгами, а энтузиазмом людей, которые участвуют в проекте, и желанием создать что-то новое. И мегагрант Российского научного фонда дает возможность не просто выполнить исследование, а начать движение, которое перевернет всю медицину, как инфектология в XIX веке.
Сегодня у России появляется шанс совершить уникальный прорыв, внедрив в медицинскую практику новый класс селективных антибактериальных препаратов, способных преодолеть резистентность полимикробных биопленок независимо от их состава, причем сделать это не вслепую, методом проб и ошибок, а непосредственно наблюдая за происходящими процессами.
Даже если мы в качестве первого шага победим только бактериальный вагиноз, это уже огромное достижение. Но, уничтожив таким способом один патоген, можно в кратчайшие сроки по отработанным технологиям создать медикаменты против многих микроорганизмов.
Полимикробные сообщества, о которых мы пока очень мало знаем, - первопричина всех внутренних болезней. Моя цель - дать возможность следить за этими полимикробными заболеваниями и лечить их каждой поликлинике. Звучит фантастически? Но вспомните Марию Кюри и ее передвижную рентгеновскую лабораторию…
Ольга КОЛЕСОВА
Обложка: photogenica.ru
