Каким будет мир без антибиотиков

Учёные все чаще говорят о том, что наступает «постантибиотический век», когда самые распространённые антибиотики перестают работать. Бактерии эволюционируют 
и становятся невосприимчивы к лекарствам. Look At Me объясняет, как это произошло и что будет с человечеством дальше.

Прошлое

Мир до изобретения антибиотиков был гораздо опаснее. Любая инфекция могла привести к летальному исходу, а о сложных хирургических операциях нельзя было и мечтать.

Наши организмы и мир вокруг населяют бактерии. Большинство из них безобидны или полезны, но некоторые, патогенные, вызывают инфекции. До изобретения антибиотиков человеческий организм мог бороться с инфекцией только собственными силами, с помощью иммунной системы. Из-за этого ещё в начале

XX века жизнь была намного труднее: например, умирали трое из десяти человек, заражённых пневмонией, а после родов не выживали пять женщин из тысячи. Туберкулёз, коклюш, гонорея и другие заболевания, вызванные агрессивными бактериями, чаще всего приводили к смерти. Пускай это случалось редко, но можно было умереть, просто порезавшись о бумагу.

Всё поменялось с открытием пенициллинов — антимикробных препаратов, способных побеждать определённые бактерии. Грибок Бензилпенициллин обнаружил в 1928 году Александр Флеминг. Это произошло почти случайно: он оставил на ночь в лаборатории с открытым окном чашку Петри со стафилококком и наутро обнаружил, что в ней вырос грибок. Понадобилось больше десяти лет, чтобы сделать из вещества лекарственный препарат: над ним экспериментировал сам Флеминг, а также учёные Говард У. Флори и Эрнст Чейн. Препарат пенициллин, созданный Флори и Чейном, стал первым антибиотиком.

«Антибиотик» в прямом смысле значит «против жизни», в данном случае против микроорганизмов. Разновидностей антибиотиков много: антибактериальные, антивирусные, антигрибковые и антипаразитические. Некоторые действуют против многих видов организмов, некоторые только против нескольких. Самые распространённые антибиотики — антибактериальные. Они либо прекращают размножение бактерий, чтобы иммунная система сама победила оставшиеся бактерии, либо уничтожает их напрямую.

То, что в конце концов бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам, знали уже тогда. Флеминг понимал, что эволюция неизбежна и что бактерии будут развиваться, и чем больше мы будем использовать пенициллин, тем быстрее это произойдёт. Он боялся, что неразумное использование ускорит этот процесс. Первые бактерии стафилококка, устойчивые к пенициллину, появились в 1940 году ещё до того, как препарат запустили в массовое производство. В 1945 году Флеминг сказал: «Неосмотрительный человек, играющий с лечением пенициллином, морально ответственен за смерть человека, погибшего от инфекции, устойчивой к пенициллину. Надеюсь, этой беды можно избежать».

За последние ​25 лет​ не было изобретено ни одного нового вида антибиотиков

Как боролись с инфекцией 
до антибиотиков

Лучи солнца и ультрафиолетовые лампы использовали в начале XX века. Ультрафиолетовое излучение убивает клетки, а потому врачи оставляли пациента на солнце или под ультрафиолетовой лампой в надежде, что бактерии тоже убьёт.

Бактериофаги — вирусы, атакующие бактерии, были особенно популярны в Восточной Европе. Как и антибиотики, они принимаются внутрь или наносятся на кожу. После Второй мировой войны учёные Восточного блока активно исследовали бактериофаги, потому что не могли импортировать лекарства из США и Западной Европы.

Метод лечения сывороткой изобрели в конце XIX века, за него получил Нобелевскую премию Эмиль Беринг. Сыворотка состоит из антител, белков, которые находят и атакуют вторгнувшиеся клетки. Чтобы добыть сыворотку, врачи вживляли людям антитела из крови лошадей и других животных, заражённых бактериями.

Настоящее

Сегодня устойчивость бактерий к антибиотикам, о которой предупреждал Флеминг, — это одна из главных проблем в медицине и в мире. С изобретением пенициллина человечество вступило в гонку: мы пытаемся обогнать эволюцию, открывая всё новые антибиотики, пока бактерии приспосабливаются к старым. Антибиотик тетрациклин появился в 1950 году, первые бактерии с устойчивостью к нему — в 1959-м. Метициллин в 1960 году, устойчивые к нему бактерии — в 1962-м. Ванкомицин — в 1972 году, а устойчивые бактерии — в 1988-м. Даптомицин появился в 2003-м, первые признаки устойчивости к нему — уже в 2004-м и так далее.

Дело в том, что бактерии размножаются и развиваются очень быстро. Новое поколение бактерий появляется каждые 20 минут. Поэтому микроорганизмы так быстро эволюционируют и адаптируются под внешние угрозы. Более того, чем чаще мы используем тот или иной антибиотик, тем больше шансов мы даём бактериям развить к ним устойчивость.

Об устойчивости к антибиотикам говорят давно. Cерьёзная паника охватила научное сообщество десять лет назад с распространением стафилококка, резистентного к метициллину. Первые такие бактерии появились в 60-е годы, но тогда их была лишь малая доля. Постепенно MRSA (так называют эту бактерию, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) стали распространяться. В 1974 году 2% заражённых стафилококком в США были резистентны к метициллину. В 1995-м — 22%. В 2007-м — уже 63%. Сейчас каждый год в Америке 19 тысяч человек умирают от MRSA.

Теперь устойчивость к антибиотикам начинает принимать поистине апокалиптические масштабы. Мы используем их всё так же много — и почти перестали открывать новые. Разработка нового антибиотика стоит около $1 млн, и фармацевтические компании перестали этим заниматься — невыгодно. Новых типов антибиотиков не появляется, мы используем старые, и устойчивость к ним растёт. Более того, стали появляться так называемые панрезистентные микроорганизмы, устойчивые к нескольким типам антибиотиков, а иногда и ко всем.

В 2009 году один из пациентов в больнице Святого Винсента в Нью-Йорке заразился после операции инфекцией, вызванной бактерией Klebsiella pneumoniae. Бактерия была устойчива ко всем антибиотикам. Он умер через 14 дней после заражения. Британское правительство запустило проект по прогнозированию устойчивости к антибиотикам: учёные считают, что если ситуация будет развиваться так же, как и сегодня, то к 2050 году 10 млн человек в год будут умирать из-за устойчивых бактерий.

Самое печальное, что человечество виновато в этом само. Мы обращались с антибиотиками крайне неаккуратно. Большинство людей не понимают, как работает устойчивость к антибиотикам и как они должны быть использованы. Мы постоянно лечимся ими, когда это совсем не нужно. Немало стран, где антибиотики до сих пор можно купить в аптеке без рецепта. Даже в России, где официально их продают только по рецепту, можно свободно купить многие из 30 видов антибиотиков, доступных на рынке. В США 50% антибиотиков в больницах прописывают без необходимости. 45% врачей в Великобритании прописывают антибиотики, даже когда знают, что те не сработают. И наконец, животные: 80% антибиотиков, продаваемых в США, используют не на людях, а на животных, чтобы ускорить их рост, сделать их толще и защитить от болезней. В итоге бактерии с устойчивостью к этим антибиотикам распространяются на людей через мясо животных.

Одна из последних новостей об устойчивости к антибиотикам как раз связана с препаратами, используемыми на животных и растениях. В Китае обнаружили бактерии с устойчивостью к группе полимиксинов, а конкретно — к антибиотику колистину. В лечении колистин используют как препарат «последнего шанса», то есть им лечат пациента, когда никакие другие препараты уже не действуют. Но устойчивость в Китае была обнаружена при других обстоятельствах: они использовали колистин на свиньях.

370 млн​ упаковок антибиотиков продаются 
в России каждый год, это второй по популярности тип лекарств

Как мы используем антибиотики сегодня

Любая сложная хирургическая операция не обходится без антибиотиков. Особенно они нужны при пересадке органов: лёгких, сердца, почек и печени. Чтобы тело не отвергло пересаженный орган, пациенты принимают антибиотики, которые временно сдерживают иммунитет.

Фермеры используют антибиотики на растениях и животных. Животных они делают толще и заставляют их расти быстрее. В Азии антибиотики регулярно используют для выращивания рыбы и креветок, чтобы защитить их от бактерий, которые распространяются в воде.

Антибиотики всё ещё играют ключевую роль при лечении инфекций: от заражения крови до сепсиса, пневмонии, в стоматологии и так далее.

Будущее

Как же выглядит будущее без антибиотиков? Что мы потеряем? Можете сложить всё, что есть в этом тексте выше: мы не сможем лечить инфекционные заболевания. Роды снова станут опасными. Мы не сможем пересаживать органы. Мы не сможем лечить рак — современные методы лечения рака вроде химиотерапии сильно полагаются на антибиотики, чтобы сдерживать иммунитет человека. Любая травма станет опасной, потенциально фатальной: неважно, попали ли вы в автокатастрофу или просто упали с лестницы. Вам придётся жить гораздо осторожнее и следить за каждым своим шагом. Мы потеряем большую часть дешёвой еды в мире: мясо, рыба, фрукты станут гораздо сложнее в производстве и, как следствие, дороже.

Но некоторые учёные считают, что у нас есть надежда. Устойчивость к антибиотикам у бактерий не проходит бесследно. У них появляются дополнительные гены, которые стоят им преимущества над другими — нерезистентными — бактериями того же вида. Если мы не будем атаковать их антибиотиком, то бактерии без устойчивости будут размножаться быстрее, и бактерии с устойчивостью вымрут. Если чередовать антибиотики, то они будут работать эффективнее. Скажем, мы используем несколько лет один тип антибиотиков, а потом, когда у бактерий появляется к ним устойчивость — переключаемся на другой.

Другие, впрочем, уверены, что надежды нет. Мы уже проиграли в войне против устойчивости — и будущее без антибиотиков неизбежно. Мы можем только замедлить его приход, чтобы найти альтернативы антибиотикам во всех сферах. Для этого нужно замедлить распространение устойчивости к антибиотикам. Во-первых, вести ограничения на использование антибиотиков в сельском хозяйстве. Прежде всего это касается США: во многих странах такие ограничения уже действуют (скажем, в Голландии, Дании и Норвегии запреты на использование антибиотиков очень жёсткие), в Америке же боятся ужесточать контроль. Во-вторых, нужно создать условия, при которых фармацевтические компании снова займутся исследованием новых антибиотиков. Например, сделать так, чтобы патенты на препараты сохранялись дольше, или ослабить требования для клинических исследований.

Так или иначе, всё это лишь оттянет неизбежное, но человечество готово развиваться. Всего 100 лет назад мы жили без пенициллина и антибиотиков — и открыли их. Теперь учёные ищут самые невероятные альтернативы антибиотикам от использования хищных микробов до микроскопических доз металлов, о которых давно известно, что они отлично справляются с микроорганизмами. Возможно, к 2050 году появится что-то, что полностью отменит необходимость в антибиотиках.

​700 тысяч​ человек 
в год погибают из-за бактерий, устойчивых 
к антибиотикам

Какие могут появиться альтернативы антибиотикам

Технология CRISPR может быть использована против бактерий: учёные обращают защитную систему самих бактерий против них самих и заставляют их самоуничтожаться.

Хищные бактерии. Некоторые бактерии могут помочь справиться с инфекцией, потому что они питаются другими бактериями. Один из таких видов, Bdellovibrio bacteriovorus, находится в почве. Организмы этого вида прикрепляются к другим бактериям и размножаются с их помощью, уничтожая жертву.

Антимикробные пептиды. Многие организмы — от растений и животных до грибков — вырабатывают пептиды, молекулы, которые уничтожают бактерии. Пептиды амфибий и рептилий, которые особенно хорошо защищаются от инфекций, могут помочь создать новые лекарственные препараты.