Пеницилинът и другите антибиотици са спасили безброй животи. Въпреки това, възрастта на тези чудодейни лекарства изглежда приключва. Смъртността от микроби, устойчиви на лекарства, ще се увеличи от сегашните 700 000 на година до 10 милиона до 2025 година. Тогава те ще надминат рака, сърдечните заболявания и диабета в своите вредни ефекти.
През януари 2019 г. Колумбийският университет съобщи, че четирима пациенти в неговия медицински център Ирвинг в Ню Йорк страдат от необичаен тип Е. коли. Докато тази новина до голяма степен остана незабелязана от медиите, тя привлече вниманието на специалистите по инфекциозни болести. E. coli е доста често срещана бактерия и е безобидна, ако се открие в стомаха, където обикновено живее, но може да стане смъртоносна на грешни места, например в маруля, в смляно говеждо месо или в кръвоносната ни система. В случай, че антибиотиците са безпомощни в борбата срещу E. coli, половината от пациентите умират в рамките на две седмици.
Ето защо докладът на Колумбийския университет за E. coli предизвика такава тревога. За някои заразени пациенти последното средство е антибиотикът колистин, токсично вещество, което може да причини странични ефекти и да увреди бъбреците и мозъка. Е. coli, докладвана от Колумбийския университет, имаше мутация в гена MCR-1, което му даде ужасното свойство да е имунизиран срещу колистин.
„Опитваме се да намерим нов антибиотик, но не можем да намерим нищо“, казва Ерика Шеной, заместник-директор на борбата с инфекциите в Масачузетска болница. "Можем да получим пациенти с инфекциозно заболяване, с което не можем да се преборим."
От 1942 г., когато чудесно експериментално лекарство, наречено пеницилин, е прехвърлено в болницата в Бостън, където спаси живота на 13 жертви на престрелка в нощен клуб, медицински учени откриха повече от 100 нови антибиотици. Имаме нужда от всички тях, но те вече не са достатъчни. И причината не е само E. coli. Има и видове Staphylococcus, Enterobacteriaceae и Clostridium difficile, за които е доказано, че успешно противодействат на антибиотиците. Едно проучване установи, че смъртните случаи от резистентни на антибиотици заболявания са се увеличили в четири пъти между 2007 г. и 2015 г. Наскоро в болниците в Ню Йорк и Чикаго беше открита устойчива, устойчива версия на гъбата Candida auris.което причини смъртта на половината от заразените пациенти.
„Американските центрове за контрол и превенция на заболяванията съобщават, че два милиона души годишно в Америка страдат от бактерии или гъбички, които са устойчиви на основните антибиотици и 23 000 души умират от тях. „И това вероятно е значително подценяване“, казва Карън Хофман, ръководител на Асоциацията на специалистите по контрол на инфекциите и епидемиологията. "Нямаме добра система за следене на устойчиви на много лекарства организми, така че не можем да кажем със сигурност." Проучванията показват, че годишната цена за обслужване на пациенти с този вид заболявания от американската система на здравеопазване надхвърля 3 милиарда долара.
Бактерии под микроскоп.
Очевидно тази мрачна тенденция ще продължи. Експерти на Световната здравна организация казват, че смъртните случаи от микроби, устойчиви на лекарства, ще се увеличат от сегашните 700 000 на година до 10 милиона до 2025 г. До този момент, ставайки основна причина за смъртта на хората, те ще надминат рака, сърдечните заболявания и диабета в своите разрушителни ефекти. Преди да бъдат открити антибиотици, малък разрез, кариес на зъбите или рутинна хирургия може да причини смъртоносно бактериално замърсяване. Пеницилинът, "чудодейният лек" и други антибиотици са спасили безброй животи през последните години. Въпреки това, възрастта на тези чудодейни лекарства изглежда приключва.
Промоционално видео:
Учените се опитват да идентифицират и изолират онези бактерии, които вече са устойчиви на съществуващите лекарства, с надеждата, че по този начин могат да бъдат избегнати мащабни огнища на болести. Те се опитват да намалят употребата на антибиотици, за да забавят появата на резистентни бактерии. Но всичко това е твърде малко и се прави твърде късно. Подобна стратегия ще ни позволи само да спечелим определено време. В момента най-възрастните и слаби пациенти в болниците са най-уязвимата категория, но рисковете от този вид продължават да се разпространяват. „Виждаме здрави млади хора с инфекции на пикочните пътища или кожата и нямаме лекарства, които да ги лекуват“, казва Хелън Баучер.специалист по инфекциозни заболявания в Медицински център Туфтс в Бостън. „Вероятно няма да можем да правим трансплантации на органи и дори няма да можем да правим рутинни операции като съвместна подмяна. Това би трябвало да загрижи всички нас."
Медицинските експерти полагат надеждите си за изцяло нови стратегии за лечение на инфекциозни заболявания. Те търсят нови начини да унищожат бактериите на екзотични места - във вируси, риба слуз и дори на други планети. Те стимулират развитието в геномиката, както и други области и предлагат нови технологии за елиминиране на бактериите и ограничаване на тяхното разпространение. Освен това те допълнително изследват терапиите в болници и на други места, където се разпространяват бактериите, като използват по-холистични стратегии за борба с бактериите в нашите тела, както и в нашите болници и лекарски кабинети.
Алтернативните варианти изглеждат обещаващи, но тяхното прилагане все още е далеч. Все още не е ясно дали ще успеем да измислим някакви нови средства, преди супербуните, като зомби армията при портите, да ни унищожат защитните сили.
„Трябва да инвестираме огромни пари в разработването на други подходи“, казва Маргарет Райли, специалист по устойчиви на лекарства бактерии от Университета в Масачузетс. "И беше необходимо да започнем да правим това преди 15 години."
Нови ловци на зародиши
Част от проблема с лекарствената резистентност е, че микробите се развиват в нови видове с тревожна скорост. Ако на човек са необходими 15 или повече години, за да може да се възпроизвежда, микроби като Е. coli се размножават на всеки 20 минути. В течение на няколко години те са в състояние да преминат през период на еволюционно развитие, докато човек би отнел милиони години и такива промени включват възможността да получат такива генетични характеристики, които да издържат на ефектите на наркотиците. Лицето, което приема антибиотици, е перфектната лаборатория за производството на резистентни на лекарства микроби. Проучване показваче когато се въведе ново лекарство, първите микроби, които са резистентни към него, се образуват в рамките на една година “, казва Шеной от Масачузетска болница.
А във фармацевтичната област почти няма какво да замести антибиотиците, които вече не действат по подходящ начин върху бактериите. Освен това са необходими около 2 милиарда долара и около 10 години, за да се разработи нов антибиотик - с много малка надежда, че резултатът ще бъде супер лекарство, което оправдава подобна инвестиция. „Номерът да притежавате нов антибиотик е да го използвате колкото е възможно повече пъти и за възможно най-кратък период от време“, казва Джонатан Зенилман, ръководител на отдела по инфекциозни заболявания в Университета „Джонс Хопкинс“, медицински център Bayview в Балтимор. Johns Hopkins Bayview Medical Center). "Какво може да принуди фармацевтичната компания да разработи лекарство за такъв пазар?" той пита.
В момента медицинските изследователи търсят други подходи. Едно от тях е да се включат биолози, които се интересуват от използването на еволюционната теория за борба с бактериите. През 90-те години под ръководството на Райли от Харвардския университет и Йейлския университет започват изследвания как вирусите убиват бактериите и бактериите се унищожават взаимно. През 2000 г. един от колегите й постоянно я питаше дали работата й има нещо общо с човешкото здраве. „Никога не съм мислила за това“, казва тя. "Но изведнъж всичко ми стана ясно и аз бях завладян от този въпрос."
Оттогава Райли прекара две десетилетия в опити да приложи стратегия за борба с вирусите за решаване на проблема с трайните инфекциозни заболявания при хората. Вирусите, наречени фаги, които по същество са част от генетичния материал в защитна протеинова обвивка, унищожават бактериалните клетъчни стени и отвличат генетичната му машина, като по този начин превръщат самата бактерия във фабрика за производство на повече вируси. Райли също изучава как бактериите понякога убиват други бактерии в борбата за храна. По този начин колонията на бактериите понякога изтласква конкурентите с токсичен протеин, който произвеждат, наречен бактериоцини.
Целта на Райли е не само да убие вредните бактерии, но и да защити полезните. Според приблизително 400 трилиона бактерии, които живеят във всяко наше тяло, тя казва, че по-голямата част са полезни или безобидни и само 10 000 процента от тях са потенциално вредни. Широкоспектърните антибиотици като пеницилин, ципрофлоксацин и тетрациклин, широко използвани от лекарите според указанията на лекарите, не могат да разграничат добри и лоши бактерии - те ги унищожават безразборно. В резултат на това тези лечения не само насърчават появата на резистентни бактерии, но и създават проблеми на пациента.
„Използването на антибиотици е като изхвърляне на водородна бомба върху инфекция“, казва Райли. "Убивате 50% или повече от общите бактерии в тялото си и в резултат липсата на полезни бактерии може да доведе до затлъстяване, депресия, алергии и други проблеми." От друга страна, бактериофагите и бактериоцидите теоретично са способни да унищожат колония от инфекциозни бактерии при пациент, всички без да навредят на нормалната флора или да създадат плодородна почва за образуването на устойчиви бактерии.
ImmuCell, биотехнологична компания в Портланд, Мейн, разработи бактериоцин, който лекува крави за мастит, заболяване, което струва на млечната промишленост 2 милиарда долара годишно. Райли казва, че нейната лаборатория и други като нея могат да накарат бактериофагите и бактериоцините да се насочат към всяко човешко микробно замърсяване без риск от повишена устойчивост. „Това е стабилен и траен механизъм на унищожаване, появил се преди 2 милиарда години“, казва тя.
Няколко клинични проучвания на терапията с бактериофаги вече са успешно проведени в Полша, Грузия и Бангладеш. На Запад се провеждат успешни опити за използването на бактериофаги при лечението на язви на краката. Въпреки че не се провеждат изпитания за лечение на по-сериозни заболявания, успешното използване на бактериофаги при лечението на многорезистентен пациент в Калифорния през 2017 г. съгласно спешните разпоредби на FDA доведе до още учени в САЩ се опитват да разработят терапии с бактериоцити. Някои от тях през следващите няколко години могат да продължат напред в подобни проучвания,включително при лечението на мултирезистентна туберкулоза и други белодробни инфекции при пациенти с муковисцидоза, отбелязва Райли. Изследванията за употребата на бактериофаги все още изостават. Правителството на САЩ обеща 2 милиарда долара за разработване на подобни алтернативни методи, но според Райли „тези средства далеч не са достатъчни“.
Раковите експерти активно изучават лекарства, които могат да засилят имунната система, а този вид имунотерапия може да помогне на отслабеното тяло на пациента да се бори с резистентни бактерии в тялото му. Изследователите са успели да произведат човешки антитела при крави и други бозайници, които могат да се инжектират в тялото на пациента. Болницата и болницата в Бригам, свързани с университета в Харвард, Бостън и женската болница, в резултат на спешна работа, съобщават за въвеждането на комбинация от антитела и антибиотици, за да се спаси пациент с резистентна инфекция, но резултатите от лечението все още не са публикувани. В противен случай можем да кажем, че се работи малко, като се използват такива подходи при лечението на заразени пациенти. Изследователите също се опитват да разработят ваксини срещу резистентни стафилококови инфекции и други резистентни бактерии, но засега това е само за изследвания. „Този вид лечение без антибиотици все още е в ранните етапи на изследване“, казва Дейвид Банах, ръководител на контрола на инфекциозните заболявания в медицинския център на UConn Health във Фармингтън, Кънектикът. Но трябва да продължим да търсим нови подходи. Ръководител на инфекциозния контрол на медицинския център на UConn Health Medical Center във Фармингтън, Кънектикът „Но трябва да продължим да търсим нови подходи“. Ръководител на инфекциозния контрол на медицинския център на UConn Health Medical Center във Фармингтън, Кънектикът „Но трябва да продължим да търсим нови подходи“.
Предвид невероятната спешност на този проблем възниква въпросът: защо обещаващите решения са тествани толкова дълго и остават недостъпни толкова дълго? Защото в тези разработки се инвестират малко пари, казва Bushehr от Медицински център Тафт. Държавата харчи милиарди за изследвания, но няма частни инвестиции, които да превърнат резултатите от изследванията в произведени лекарства и устройства. Според Busher фармацевтичните компании имат малък шанс да спечелят от производството на лекарства, които е малко вероятно да бъдат използвани от милиони хора. Също толкова малко вероятно е цената да нарасне до десетки хиляди долари за доза. "Този икономически модел не работи", казва тя.
Управление на бактерии
Въпреки че антибиотиците всъщност са чудодейни лекарства, настоящите ни проблеми отчасти се дължат на факта, че медицината е поставила прекалено голям акцент върху тях. Лекарите ги предписват за ушни инфекции, болки в гърлото и инфекции на пикочните пътища. Хирурзите ги използват за предотвратяване на следоперативни инфекции. Бактериите могат да развият резистентност, а антибиотиците имат смисъл като част от цялостен подход за контрол на бактериалната пролиферация и за лечение на инфекции. Антибиотиците бавно губят своята ефективност, поради което медицинските експерти подчертават необходимостта от всеобхватни стратегии, за да се поддържа бактериите под контрол.
По-бързото идентифициране и реагиране на възникващи огнища на болести, както и специални предпазни мерки при целенасочената употреба на антибиотици, спомагат за забавяне или предотвратяване на този процес. Новите тестове в развитието ще дадат възможност на здравните специалисти бързо и евтино да идентифицират гените на всички бактерии, намиращи се в или близо до пациент. „Не сме в състояние да проведем молекулярни изследвания на всеки пациент, който идва при нас. Ще се опита да намери игла в сено, казва Шеной. "Но ако можем да направим изследването на високорискови пациенти достатъчно бързо, тогава можем да предприемем действия." Подобна опция несъмнено би била подобрение в сравнение със стандартната техника за идентифициране на огнища на бактериални заболявания, разработена преди 150 години.
Освен това специалистите по инфекциозни заболявания се съсредоточават върху съдържането на резистентни бактерии, когато се появяват в болници, вместо да предотвратяват разпространението им към пациентите. Приблизително 5% от всички пациенти в болници в Съединените щати се заразяват с нозокомиална инфекция - тоест директно в самата болница. Не е трудно да разберем защо това се случва. Болниците са голяма група от болни хора с отслабена имунна система и различни рани и лезии, които се лекуват с пръсти и медицински инструменти, а след това тези пръсти и инструменти се използват за обслужване на други пациенти.
Застаряващото население и новите процедури правят пациентите в болницата още по-уязвими. Зенилман от Медицински център на университета Джон Хопкинс проведе неофициално проучване и установи, че повече от половината от всички пациенти са имали някакъв вид имплант, който е често срещан източник на инфекция. „Пациентите в болниците днес са по-болни от група от всякога“, отбелязва той. "Изследванията показват, че средно болниците не успяват да предприемат действия в около половината от случаите", казва Хофман от Асоциацията на специалистите за контрол на инфекциите и епидемиологията. "Това е най-големият ни проблем."
Болниците започват да променят практиката си. Мнозина сега използват роботи под формата на кошчета за дезинфекция на стени с ултравиолетова светлина (отделенията трябва да бъдат празни по това време, тъй като този вид светлина е вреден за хората). В медицински център Ривърсайд, южно от Чикаго, два робота, произведени от Xenex, дезинфекцират повече от 30 отделения на ден.
Би било по-лесно да се поддържат болници чисти, ако бактериите не са в състояние да се придържат към повърхности като плотове и дрехи. Мелиса Рейнолдс, биомедицински инженер от Колорадоския държавен университет, разработва материали, устойчиви на бактерии. Облекло на здравните работници и други материали и повърхности, използвани в болниците, няма да е необходимо да се дезинфекцират толкова често, ако бактериите не се натрупват. Борбата с бактериите е случайна посока в работата на Рейнолдс. Тя проучи как да се избегне съсирването в мрежите, използвани от хирурзите, за да се запазят артериите на пациента отворени. Изглежда, че използването на специално покритие в решетки, състоящо се от медни нанокристалипредотвратява прилепването на кръвни клетки към повърхността. Тя обърна внимание и на факта, че бактериите не са в състояние да се придържат към нанокристалното покритие. И в един момент един от студентите в нейната лаборатория възкликна „Еврика! Защо да не потопите памучна кърпа в нанокристален разтвор, така че бактериите да не могат да останат върху плата? " "След това открихме някои нови материали с антибиотични свойства", каза Рейнолдс. "Това ни доведе до нова посока в нашата работа."така че бактериите да не могат да останат върху тъканта? " "След това открихме някои нови материали с антибиотични свойства", каза Рейнолдс. "Това ни доведе до нова посока в нашата работа."така че бактериите да не могат да останат върху тъканта? " "След това открихме някои нови материали с антибиотични свойства", каза Рейнолдс. "Това ни доведе до нова посока в нашата работа."
Идеята за сравнително устойчива на бактерии тъкан вече премина серия от тестове. „Време след време излагахме третираната тъкан на всевъзможни бактерии и след това не успяхме да намерим бактерии по нея“, казва тя. "Все още се опитваме да разберем този механизъм, но знаем, че този метод е ефективен при голямо разнообразие от видове бактерии." Тя вече работи с голяма компания за медицински изделия, за да докаже, че нанокристалите могат да бъдат включени в производствен процес с малко допълнителни разходи. В момента тя изследва начините за използване на тези кристали в други болнични материали, включително неръждаема стомана, бои и пластмаси. Материалите, третирани по този начин, ще бъдат защитени от бактерии много по-дълго,отколкото традиционните болнични повърхности, третирани с конвенционални дезинфектанти, отбелязва тя.
Лазерите са друг потенциален инструмент за борба с бактериите. Мохамед Селеем от университета Пърдъ и неговите колеги се опитват да намерят начин за бързо идентифициране на инфекциозни бактерии в кръвни проби, излагайки ги на лазерни лъчи с различни цветове. В процеса те установили, че определени устойчиви на лекарства бактерии са в състояние да променят цвета си от златисто до бяло само за няколко секунди, след като са били изложени за кратко на син лазерен лъч. Някои от тези „фотобелезни“бактерии умират, докато други са толкова слаби, че загубват способността си да устоят на въздействието на конвенционалните антибиотици. Оказа се, че синята светлина атакува пигментите във външната мембрана на бактериите. „Работи само върху определен пигмент“, казва Селим."Следователно, други клетки не са засегнати."
Селим и неговите колеги се опитват да намерят начини да настроят цвета на лазера, за да се насочат към определени устойчиви бактерии. Ако работата му е успешна, здравните работници могат да използват лазери, не по-големи от конвенционален фенер, за да унищожат безопасно вредните бактерии по кожата на пациента и да дезинфекцират лекарските кабинети. Лъчът може да се използва и за лечение на кожата и облеклото на самите здравни работници, за да се предотврати разпространението на инфекцията. В момента неговите колеги се подготвят за провеждане на клинични изпитвания.
Селим също вярва, че тази светлина може да се използва за сериозни и опасно устойчиви кръвни инфекции. В този случай пациентът може да бъде свързан към сърдечно-белодробна машина и кръвта може да бъде лекувана с такъв лъч, докато минава през машината. „По принцип вземате кръвта на пациента, стерилизирате го и го връщате на пациента“, казва той.
Забавете развитието на супербуните
Въпреки че фармацевтичната индустрия до голяма степен се е отказала от производството на антибиотици, изследователите все още се надяват да намерят нови видове антибиотици. Антибиотичната революция започва през 1928 г., когато Александър Флеминг се връща от почивката в своята лондонска лаборатория и открива странна на вид плесен, която се е образувала в канавка, която е оставил до прозореца. Оттогава изследователите се опитват да изследват всяко кътче на природата с надеждата да намерят нови бактерии убийци. Нови вещества, които могат да бъдат смъртоносни за устойчиви бактерии, но безвредни за хората - са последните доклади, които предполагат, че насекоми, водорасли, слуз на млади риби, кал, богата на арсен в Ирландия и дори марсианска почва. Една група изследователи от университета в Лайден в Холандия се опитва да създаде изкуствена бактерия с надеждата, че товаче на негова основа ще бъде възможно да се получи нов антибиотик.
Освен това лекарите се опитват да извлекат максимума от съществуващите антибиотици, като забавят появата на нови устойчиви видове. Това изисква намаляване на употребата на антибиотици, което дава стимули за еволюционно развитие на свръхбг. Подобно действие трябва да стане международно, тъй като устойчивите бактерии често пътуват от една част на света в друга.
Развиващите се страни са особено податливи на бактериални заплахи, които след това пътуват до Съединените щати, казва Банак на Юкон. Проучванията са установили, че повечето от световните антибиотици вече се разпространяват без рецепта от местните аптеки, което води до 65 процента увеличение на употребата на антибиотици между 2000 и 2015 г. Получените устойчиви бактерии лесно мигрират по света в стомасите на милиони пътници. „Въздействието на прекомерната употреба на антибиотици в тези страни, както и условията на живот там и околната среда допринасят за разпространението на устойчиви организми в световен мащаб“, подчертава той.
Дейвид Х. Фрийдман