Знание-сила, 2003 № 08 (914)

He дай поговорить микробам!

Каким бывает мирное время? Радость, покой... Минувшая весна, помнится, даже не будь иракской войны, была окрашена в тревожные тона.

Каждый день в выпусках новостей звучали новые сводки с фронта боев. Еще одна страна завоевана вирусом, еще одна группа пострадавших доставлена в больницу. Атипичная пневмония! Откуда взялся этот вирус?

Уж не результат ли он военных разработок?

Что еще за напасти могут нас ждать?

Как бороться с бактериями и вирусами, грозящими нам?

Есть ли в арсенале ученых новые средства защиты от инфекций?

В последние месяцы подобные вопросы звучат очень часто. Биология долго считалась «наукой жизни». В наши дни она неожиданно стала наукой, несущей смерть. «Коровье бешенство», биотерроризм, клонирование человека, генетические манипуляции над растениями и животными — все это дары современной биологии. Сколько еще у нее припасено сомнительных удовольствий?

Разве не удивительно! Система контроля за ядерным оружием существует давно, а никакого контроля за биологическим оружием практически нет. А ведь оно может быть не менее опасно! Сейчас в любой мало-мальски оборудованной лаборатории можно вести опыты с токсинами ботулизма, спорами сибирской язвы или другими возбудителями недугов, всячески модифицируя их. Еще до вспышки эпидемии атипичной пневмонии наблюдатели предупреждали, что результатом необдуманных экспериментов может стать появление смертельно опасных возбудителей гриппа, кори, кишечных инфекций... Разве пневмония не из этого ряда?

А что еще в этом ряду? Оспа. По мнению многих специалистов, самая страшная инфекционная болезнь, с которой сталкивалось человечество. Лишь в XX веке, в пору массовой вакцинации от оспы, эта болезнь унесла жизни нескольких сотен миллионов человек.

8 мая 1980 года Всемирная организация здравоохранения объявила о полной победе над оспой. Это событие стало одним из главных достижений медицины XX века. И вот теперь на Западе вновь обсуждается необходимость всеобщей вакцинации от оспы.

Так, в Германии уже составили трехэтапный план действий на случай начала эпидемии оспы. «Во избежание возможных беспорядков или паники среди населения следует провести всеобщую вакцинацию в течение нескольких дней» — говорится в подготовленном документе. Ведь даже инфицированных оспой можно спасти, если сделать им прививки в первые четыре дня после заражения.

В стране с населением вдвое меньше, чем в России, намечено открыть 3287 пунктов вакцинации в школах, на предприятиях и стадионах. Любой пункт будет оборудован «достаточным количеством вакцины и шприцев, а также письменными принадлежностями». На каждом пункте будут работать более ста человек персонала. Пациентов рекомендуется выстраивать в десять очередей. Воистину, немецкого педантизма на случай чрезвычайных ситуаций у нас в России всегда не хватает!

«Нельзя ждать, пока начнется эпидемия оспы. Проведение всеобщей вакцинации населения в сжатые сроки — задача чрезвычайно трудная, поэтому к ее выполнению надо готовиться уже сейчас», — так руководители германского здравоохранения объясняют причину принятия подобной программы.

В США подготовка к возможной эпидемии тоже началась. Уже к началу марта профилактические прививки от оспы были сделаны примерно полумиллиону солдат. Намечена вакцинация еще около десяти миллионов служащих. Кстати, в канун Рождества президент Буш тоже сделал себе прививку от оспы.

«На первый взгляд, это выглядит как демонстрация американской неуязвимости, — говорит Александр Кекуле, директор Института медицинской микробиологии (Галле, Германия), — в действительности же, это признание медицинского и политического банкротства. Самый могущественный человек на Земле боится болезни, которая официально была побеждена 23 года назад».

В отличие от него, специалисты по инфекционным заболеваниям вовсе не горят желанием делать себе прививку от оспы. Ведь она далеко не безопасна. В одном случае из тысячи у человека наблюдаются серьезные осложнения. По оценкам экспертов, в США из-за различных противопоказаний нежелательно делать прививки 25 — 30 процентам населения.

По расчетам немецкого врача Райнера Лауфса, в случае всеобщей вакцинации погибнут около ста жителей Германии. А надолго ли защитит вакцина? По большому счету, срок ее действия неизвестен. Несколько десятилетий назад врачам, работавшим в очагах эпидемий, прививали оспу раз в три года. По оценкам экспертов ООН, прививка эффективна в течение десяти лет. Давняя прививка, как правило, не может предотвратить заболевание оспой, но заметно смягчает болезнь; теперь она вряд ли завершится смертельным исходом.

Впрочем, у медиков довольно проблем и без оспы. Положение с инфекционными заболеваниями сейчас серьезное. Так, в США они вышли уже на третье место в списке причин смертности населения. Все чаше врачи вынуждены беспомощно наблюдать за тем, как их пациенты умирают от давно побежденных болезней. Эффективность антибиотиков порой оказывается крайне низка, а ведь только они да вакцины — наше главное оружие в борьбе с инфекциями. А есть ли альтернативные средства лечения?

В СССР еще до появления антибиотиков успешно боролись с бактериальной опасностью с помощью медикаментов, приготовленных на основе бактериофагов - вирусов, которые охотятся на определенные виды бактерий и вводят в них свою ДНК, заставляя их плодить новых фагов. В отличие от многих других вирусов, вызывающих опасные недуги, например, оспу или СПИД, бактериофаги безобидны для человека. И, значит, их можно использовать для борьбы с болезнями, одолевающими нас, ведь для фагов наше тело—л ишь «тучное пастбище», где жируют стада бактерий.

Мази, микстуры и лекарства, содержащие подобные вирусы, использовали при лечении различных заболеваний: они защищали красноармейцев от гнойных инфекций; помогали справиться с осложнениями, возникавшими после операций; оберегали детей от расстройства желудка. Подобные медикаменты часто помогали лучше, чем позднее — антибиотики. Последние, по идее, убивают любые бактерии, как вредные, так и полезные, а это подвергает человека риску вторичных инфекций.

В последние годы интерес к подобным лекарствам стремительно растет. За минувшие шестьдесят лет мы истребили почти все слабые бактерии, зато выжившие микробы стали невероятно сильны. «Из-за их невосприимчивости к антибиотикам, — отмечает грузинский ученый Александр Сулаквелидзе, работающий сейчас в США, — мы, возможно, будем отброшены в ту эпоху, когда никаких антибиотиков не было и в помине». Наследники советской школы медиков объявляются в США, Канаде, Израиле, Индии. Есть целые направления медицины, где не обойтись без бактериофагов, например: лечение ожогов и наружных ран, поскольку антибиотики здесь плохо помогают; лечение инфекционных болезней, возбудители которых привыкли к антибиотикам.

Спектр внелечебного применения фагов тоже довольно широк. Они обеззараживают продукты, зашишая нас от сальмонеллеза. Борются с микробами, вредящими садовым и огородным культурам, и повышают урожайность овощей. На пляжах очищают песок от бактерий. В продовольственных магазинах могут стерилизовать прилавки и витрины.

Впрочем, в любом случае бактериофаги не сумеют полностью потеснить антибиотики. Ведь они не справляются с микробами, проникающими внутрь человеческих клеток, например, туберкулезными палочками или возбудителями тифа. А еще они — однолюбы. Они специализируются лишь на отдельных видах бактерий. В этом их преимущество; в этом и недостаток. Нужно детально знать, какая именно разновидность бактерий вызывает болезнь. Охотник не станет нападать на чужую добычу. Ему подавай лишь его излюбленных микробов.

Другое решение предлагают ученые, наблюдающие за поведением бактерий. В последние годы стало ясно, что бактерии обмениваются какими- то сигналами. Повинуясь им, например, они образуют колонии на эмали зубов, вызывают воспаления слизистых оболочек или нарушают работу кишечника.

А ведь еще недавно бактерии считались одиночками, не способными к общению с собратьями. Теперь же стало ясно, что они — по-настоящему «коллективные животные». Они, например, быстро замечают, много ли микробов находится по соседству. Когда их скопление достигнет определенной величины, их поведение резко меняется.

Исследователи окрестили этот феномен Quorum sensing. Бактериям нужен какой-то «кворум», чтобы принять решение. Они определяют этот кворум, выделяя сигнальные молекулы. Если бактерий собралось в этом месте достаточно много, то сигнальные молекулы, выделенные соседями, постоянно достигают их. Это вызывает неожиданный эффект. В организмах бактерий переключаются какие- то гены, и их поведение резко меняется. Пока еше, правда, непонятен механизм воздействия сигнальных веществ на генетику бактерий. Зато ясна реакция. В одних случаях бактерии, как по команде, выделяют яды иди вредные ферменты; в других случаях окутываются слизистой пленкой, защищающей их от антибиотиков.

В феврале 2003 года на ежегодной конференции American Society for the Advancement of Science, проходившей в Денвере, главные редакторы и издатели крупнейших научных журналов выступили с необычным обращением. Они заявили, что намерены запрещать публикацию любых материалов, которые могут угрожать безопасности США. Речь идет прежде всего о статьях, посвященных биотерроризму, а также о любых биологических исследованиях, которые «могут встревожить общественность», например, о синтезе вируса полиомиелита или неудачном эксперименте над мышами, больными оспой. Цензура коснется работ по микробиологии и медицине, особенно инфекционной медицине.

Что полезно для колонии микробов, то смертельно опасно для человека. До определенного времени бактерии уживаются с ним. Когда же «кворум» собран — колония достигла внушительного размера, — тогда они атакуют организм человека.

Если бы нам удалось понять язык бактерий, то мы могли бы вмешаться в переговоры и прервать их — это защитило бы от бактериальной инфекции. Значит, нам нужны лекарства нового типа — не антибиотики, которыми невидимую рать стараются извести подчистую, а — назовем их так — «дезориентирующие» лекарства. Они мешают бактериям общаться, оставляют их в изоляции. Те остаются живы, хоть и беспомощны. Тогда не сработает механизм естественного отбора и не появится популяция микробов, устойчивых к действию лекарства.

Возможно, когда лекарства нового типа будут найдены, они окажутся универсальными. Ведь выяснилось, что многие виды бактерий используют в общении одни и те же сигнальные молекулы. Если помешать выделению этих молекул, наступит «немая сцена». Армия бактерий будет ждать команду: «В ружье!» — и не дождется ее.

А когда мы дождемся новых громких побед на фронтах биологической войны?

Михаил Вартбург