Неуязвимые бактерии угрожают гибелью человечеству

Многие исследователи говорят о закате эпохи антибиотиков. Учитывая, что эти препараты спасают жизни тысяч людей, страдающих от пневмоний и абсцессов, человечество может вернуться в то темное время, когда средств от бактериальных инфекций не было. Поэтому врачи всего мира предпринимают усилия по исследованию антибиотикрезистентных «супербактерий», чтобы разработать средства для борьбы с ними и предотвращения их распространения. Однако пока микробы выигрывают.

На прошлой неделе врачи из Невады (США) сообщили о смерти пожилой женщины, проживающей в городе Рино. До этого она продолжительное время находилась в Индии, где бактерии, обладающие множественной устойчивостью к антибиотикам, более распространены, чем в Америке. Во время своего пребывания в этой стране она сломала ребро и заработала инфекцию костной ткани. В течение двух лет ее несколько раз госпитализировали в Индии.

В прошлом году она вернулась в США, и в августе ее поместили в больницу в Рино. Врачи обнаружили, что она заражена карбапенем-устойчивой энтеробактерией (carbapenem-resistant enterobacteriaceae, CRE). Так называются микроорганизмы, которые обитают в кишечнике человека и вырабатывают резистентность к карбапенемам — ряду антибиотиков последнего резерва, которые применяются только тогда, когда другие вещества не дают никакого результата. Защиту им обеспечивает ген bla_KPC, который кодирует фермент карбапенемазу, которая обезвреживает препарат, расщепляя его.

Директор Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) Том Фреден назвал CRE «кошмарными бактериями», поскольку они вызывают самые опасные суперинфекции.

Энтеробактерии, которые поразили женщину, относились к виду Klebsiella pneumoniae: возбудители пневмонии и способны поражать органы мочеполовой системы. Анализы показали, что микроб устойчив ко всем 14 лекарственным препаратам, что применялись в больнице.

Специалисты послали образец в лаборатории CDC для дальнейшего тестирования, результаты которого оказались неутешительными: в мире не существовало антибиотика, который мог бы справиться с инфекцией. Женщина была обречена.

Причина появления супербактерий лежит в самом применении антибиотиков. Некоторые из микроорганизмов из-за генетических различий оказываются чуть более устойчивыми к лекарствам, чем другие. Если пациент по каким-то причинам прерывает курс лечения антибиотиками, эти бактерии могут выжить и дать начало новой популяции.

Этот отбор происходит снова и снова, в результате чего микроб развивает устойчивость к нему. Именно поэтому опасно частое употребление антибиотиков, в результате которого отбор происходит интенсивнее. Вспышки инфекций часто возникают в больницах, где постоянно применяют антибактериальные препараты и находится множество людей с ослабленным иммунитетом.

Случай с женщиной из Невады не единичный: каждый год, по оценкам специалистов, CRE убивают около 600 человек. Исследователи считают, что к 2050 году от суперинфекций будут ежегодно погибать до 10 миллионов людей. Этому способствует и то, что различные виды бактерий способны обмениваться генами устойчивости. Так, ген bla_KPC находится в плазмидах — небольших кольцевых молекулах ДНК, которые отделены от хромосом.

Плазмиды характерны для бактерий и служат своего рода транспортом, который облегчает горизонтальный перенос гена карбапенемазы от одной микробной клетки к другой. Кроме того, за пределами США обнаружен целый ряд бактерий с другими генами, способствующими устойчивости к антибиотикам.

Ученые из Гарвардской школы общественного здоровья Т.Х. Чана в Бостоне и Института Брода при Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте выяснили, что CRE обладают огромным генетическим инструментарием для развития устойчивости. Исследователи изучили геномы (всю совокупность генов и межгенной ДНК) 122 устойчивых к антибиотикам и 141 уязвимых для лекарств энтеробактерий из четырех больниц США.

Оказалось, что в каждой больнице присутствовали различные штаммы CRE, чья устойчивость к антибиотикам обусловлена различными генетическими факторами. Последние могут передаваться между микроорганизмами с помощью мобильных генетических элементов — последовательностей ДНК, которые тоже перемещаются и копируются внутри генома.

Ученые обнаружили, что новые штаммы могут появляться в организме одного единственного пациента и передаваться другим, не вызывая симптомов в течение многих месяцев. В конце концов, в одном микроорганизме возникают комбинации генов, которые защищают его от множества препаратов.

По словам ученых, это означает, что существующие тесты не могут выявить множество резистентных бактерий. Дело в том, что анализы проверяют наличие определенных генов, способствующих устойчивости, однако при этом упускаются другие факторы неуязвимости.

Поэтому одним из условий успешной борьбы с суперинфекциями авторы работы называют исследования целых геномов микробов, чтобы можно было выявить молекулярные механизмы устойчивости.