Мікроби гарні та не дуже. Здоров’я і виживання у світі бактерій - Джессіка Снайдер Сакс

«Я дійсно вважаю, що це шлях до майбутнього, хоча, можливо, він і не підійде для перевірки геть усіх», – каже Едвардс, який тестував експериментальний, вартістю в 40 тисяч доларів ДНК-аналізатор під назвою GeneXpert для компанії Cepheid Diagnostics. Хоча в теорії цей пристрій здатний ампліфікувати й виявити характерну ДНК будь-якої кількості мікробів (а також їхні гени резистентності до лікарських засобів), дозвіл Управління з контролю за якістю харчових продуктів та медикаментів наразі мають лише два такі тести «ПЛР у реальному часі» (швидкої ампліфікації генів). Той, що опановував Едвардс, схвалений у середині 2006 року. Другий, двогодинний тест на стафілокок, дозволяє швидкій діагностиці зробити життєво важливий крок далі, доповнюючи результати даними про чутливість до препарату: це не лише говорить лікарям, чи має пацієнт Staphylococcus aureus, але й показує, чи є той метицилін-резистентним, на кшталт понад половини всіх стафілококових інфекцій у багатьох великих медичних центрах. Коли лікарям доводиться визначати це старомодним способом (вирощуючи бактеріальну культуру дуже подібно до того, як робив би Пастер століття тому, а потім перевіряючи її на тлі різноманітних антибіотиків), отримання результатів може займати до трьох днів – днів, під час яких лікарі мусять страхуватися від можливих ризиків, використовуючи найпотужніші препарати з їхнього арсеналу.

Багато медичних фахівців називають такі апарати, як GeneXpert, проривом не стільки за їхню здатність виявляти відбитки ДНК, скільки за простоту їх використання. За останні роки схвалення Управління з контролю за якістю продуктів харчування та медикаментів отримали з десяток генетичних аналізів на бактеріальні інфекції. Але до цього часу всі вони потребували тих чи інших складних лабораторних умов для проведення та десь із півдня на отримання кінцевих результатів. «Якщо ми хочемо, аби більше лікарів, особливо дільничних, використовували під час призначення лікарських засобів діагностику, – каже Робертa Кері, фахівець із діагностичної мікробіології ЦКПЗ, – то маємо зробити її настільки простою й надійною, щоб навіть у найгірший день можна було відповісти посеред проведення аналізу на телефонний дзвінок і все одно отримати точні результати. А ще вона має бути швидкою, щоб не відбивати в лікарів охоту її проводити».

Як сімейний лікар, Кінг погоджується: «Я хочу призначати своїм пацієнтам ліки зараз, а не через день чи два». Поки що апарати виявлення ДНК відбитків, такі як GeneXpert від Cepheid, залишаються надто дорогими для використання за межами лікарні, і лікарі загальної практики мають у своєму розпорядженні лише одну практичну кабінетну діагностику – аналіз RapidStrep, що виявляє присутність Streptococcus pyogenes у мазку із зіва приблизно за десять хвилин. Цей аналіз виявляє не ДНК, а великі молекулярні маркери на слизькій капсулі, що вкриває бактерію. За умови належного використання навіть один цей аналіз міг би суттєво зменшити надмірне призначення антибіотиків серед лікарської спільноти, а отже, і рівень стійкості до лікарських засобів.

Також зменшення можна було побачити в результаті нещодавнього експерименту, проведеного в реальних умовах французькими дослідниками. Вони охопили декілька містечок інтенсивними інформаційними кампаніями, націленими на просвіту малюків у дитячих садках, їхніх батьків та лікарів щодо обачного використання антибіотиків, зокрема невикористання цих препаратів у випадках інфекцій горла, якщо тільки швидкий аналіз на антигени не підтвердить присутність Streptococcus pyogenes, єдиної бактерії, що часто викликає болі в горлі (бо переважну більшість із них викликають віруси).

До кінця чотиримісячної просвітницької кампанії використання антибіотиків у місцевих громадах упало майже на 20 %. Навіть більше, дослідники виявили різкий спад небезпечної стійкості до лікарських засобів у ще однієї бактерії горла Streptococcus pneumoniae – головного збудника пневмонії та менінгіту, а також хронічних вушних інфекцій. У громадах, де сумлінне застосування аналізу на стрептококи знизило призначення антибіотиків, частка дітей у дитячих садках зі стійкими до лікарських засобів штамами Streptococcus pneumoniae впала з понад половини до трохи більш як третини.

На жаль, наразі лікарі мають дуже невеликий вибір експрес-методів виявлення антигенів на кшталт десятихвилинного аналізу на стрептококи, оскільки їхня ефективність зазвичай залежить від наявності в бактерії доволі великого й складного антигену на її поверхні. Більшість же бактерій таких молекулярних «бігбордів» не мають.

За словами Майкла Данна, голови Служби клінічних розробок фармацевтичного гіганта Pfizer із Нью-Лондона, штат Коннектикут, більш серйозною проблемою з такими аналізами (хоч на антигени, хоч на характерні гени) є те, що вони не говорять лікарям, що ще може викликати зараження. «У разі ігнорування інших мікробів є ризик, що пацієнт помре не від виявленого аналізом, а від чогось іншого», – пояснює він. Наприклад, заражена стафілококом рана може також бути заражена Streptococcus pyogenes або Pseudomonas aeruginosa, будь-який з них здатний спричинити смертельне зараження крові, якщо їх ігнорувати.

Хоча Данн каже, що хотів би повести дослідження антибіотиків у Pfizer у новому напрямі, далі від препаратів широкого спектра, у бік свого роду «снайперських куль», здатних знищувати конкретні види, він додає, що цього не станеться, доки лікарі не матимуть засобів точної діагностики, що дозволяють виявляти широке коло мікробів та їхню чутливість до лікарських засобів.

Якраз такий апарат у вдалому збігу імен та інтересів описав у статті 2003 року для Journal of Clinical Microbiology інший Майкл Данн, молекулярний мікробіолог із Вашингтонського університету. У своєму, за загальним визнанням, футуристичному нарисі цей другий Данн описує типовий ранок із практики такого собі Джеффрі Лейна, що у 2025-му три роки як закінчив медичну школу. Лейн бере мазок із зіва шістнадцятирічного пацієнта, який скаржиться на сильний біль під час ковтання, головний біль та нудоту. Провівши тампоном по мигдалинах хлопця, Лейн вставляє його кінчик в один кінець свого MyCrobe – пристрою для діагностики інфекційних хвороб, – доволі схожого на апарат, із яким працює персонаж фільму «Зоряний шлях» доктор Леонард «Костоправ» Маккой. У ручку цього пристрою Лейн засовує одну з п’яти касет MyCrobe, що є в його розпорядженні, а саме ту, яка відповідає за інфекції верхніх дихальних шляхів. Внутрішня камера касети заповнена генетичними зондами, специфічними для понад 150 видів бактерій, вірусів та грибків, відомих як збудники таких інфекцій, а також для кількох тисяч бактеріальних генів різних типів вірулентності та стійкості до лікарських засобів. Друга камера цього портативного пристрою містить молекулярні зонди для білків та інших молекул, що виявляють, коли якийсь із цих генів резистентності та вірулентності активно породжує токсини та ферменти, які деактивують лікарські засоби, – ознаку того, що бактерія є не просто стороннім спостерігачем, а активним збудником хвороби. Перш ніж пацієнт залишає кабінет через п’ятнадцять хвилин, цей пристрій реєструє понад дюжину послідовностей ДНК та РНК, специфічних для Streptococcus pyogenes, і виявляє стійкість до пеніцилінів, метицилінів, цефалоспоринів, макролідів та спектограмінів. Ця інформація підказує Лейнові прописати пацієнту старомодний бета-лактамний антибіотик, інгібітор бета-лактамаз.

Від часу виходу нарису Данна дослідники протестували три прототипи такого діагностичного інструмента, і один уже близький до появи на ринку. Перший із них, ДНК-мікрочип, розроблений ученими Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса, штат Каліфорнія, породив