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

Усі ці та інші фактори продовжують збивати з пантелику шукачів імунологічного «Святого Ґраалю» – ефективної вакцини від стафілококу. Після десятиліть узгоджених зусиль Шайнфілд зі своїми колегами з Центру вивчення вакцин Kaiser Permanente в Окленді, штат Каліфорнія, зуміли підійти до нього найближче. У 1990-х роках вони розробили вакцину «Стафвакс», що поєднала частинки полісахаридної захисної капсули стафілококу з білками, завданням яких було викликати сильну імунну відповідь. 2002 року ці вчені оголосили результати випробування «Стафваксу», що охоплювало понад тисячу вісімсот діалізних пацієнтів – групу з високим ризиком смертоносних стафілококових заражень крові. Ця вакцина знизила ризик розвитку в пацієнтів стафілококових інфекцій удвічі, але частковий імунітет тривав лише дев’ять місяців, після чого захист швидко пішов на спад. У групі з таким високим ризиком, як діалізні пацієнти, подібний рівень захисту цілком може бути вартим уколів раз або двічі на рік. Але це все ще не дає практичної вакцини від стафілококу для решти з нас.

Нову надію пропонують успіхи XXI століття в імунології та генній технології. Зокрема, секвенування генів потенційно шкідливих бактерій відкриває новий шлях для пошуку ідеальних речовин, щоб включити їх до вакцини з метою максимізації захисту. У Чиказькому університеті, наприклад, мікробіолог Олаф Шнеевінд та аспірантка Юкіко Стренджер-Джонс використовують техніку під назвою зворотна вакцинологія у своїй спробі створити вакцину проти найнебезпечніших та найпоширеніших у Північній Америці штамів метицилін-резистентного золотистого стафілококу (МРЗС).

Під час традиційної розробки вакцини дослідники проводять біохімічний розтин мікроба, а потім поєднують різноманітні частинки, намагаючись знайти ті, що викликають найбільшу захисну імунну відповідь у лабораторних тварин. Натомість зворотна вакцинологія запускає пошук мішеней за допомогою комп’ютерної програми. Стренджер-Джонс скористалася нею для скринінгу геномів восьми різних штамів МРЗС з метою знайти спільні для них мотиви. Відштовхуючись від них, вона ідентифікувала дев’ятнадцять потенційних мішеней вакцини – генів, що кодують спільні поверхневі білки. Після виділення цих білків вона протестувала їх індивідуально, вводячи кожен білок мишам, щоб побачити, наскільки добре їхній вплив захищає тварин від подальшого зараження живими бактеріями стафілококу. До четвірки найкращих увійшли два білки, що допомагають стафілококу вловлювати необхідне йому залізо (з червоних кров’яних клітин), і два, які, ймовірно, допомагають мікробу кріпитися до людських тканин. Кожен окремо ці білки давали лабораторним мишам лише слабкий захист. Однак коли Юкіко ввела мишам усі чотири, то зробила тварин повністю імунними до двох штамів смертоносного МРЗС і викликала частковий імунітет до трьох інших штамів. «І це лише початок», – каже вона. На початку 2007 року Стренджер-Джонс знов занурилась у геноми стафілококу, щоб знайти інші спільні мішені для збільшення потужності її вакцини.

Узявши на себе інше завдання, дослідники з каліфорнійської фармацевтичної компанії Cerus наповнюють свої вакцини живими бактеріями, здатними інфікувати клітини, але не розмножуватися всередині них. Така тактика може виявитись проривом у боротьбі з хворобами на кшталт туберкульозу, тифу, хламідіозу, бруцельозу та лістеріозу, що їх викликають бактерії, приховані всередині людських клітин. Для подолання цих внутрішньоклітинних інфекцій імунна система має виробляти антитіла не до бактерій як таких, а до клітин, які вони інфікують. Скомпрометовані клітини допомагають цим зусиллям, позначаючи себе для знищення – використовуючи частинки бактеріальних білків, розміщуваних на їхній поверхні. З цієї причини вакцини з умістом ослаблених, але все ще заразних бактерій працюють проти внутрішньоклітинних мікробів значно краще, аніж вакцини з умістом мертвих бактерій або їхніх складників, що залишаються за межами клітин. На жаль, живі вакцини пов’язані з ризиком, особливо для пацієнтів з імунодефіцитом, навіть якщо вони не отримують вакцину самі, а лише контактують із такими людьми. Мікробіолог компанії Cerus Том Дубенскі запропонував розв’язання проблеми ефективної нейтралізації внутрішньоклітинного патогену – у цьому випадку збудника харчових отруєнь Listeria monocytogenes. Він зробив це, вимикаючи кілька генів бактерії, необхідних для відновлення ДНК. Після цього він опромінював бактерії ультрафіолетовим світлом. Результатом стали клітини лістерії, здатні практично на все те саме, що й нормальний мікроб, окрім розмноження.

Ці та інші нові підходи відроджують сподівання, що одного дня вакцини все ж зможуть принести перемогу в боротьбі проти інфекційних хвороб, яку багато хто вважав близькою ще з часів відкриття антибіотиків. Але Стюарт Леві з Університету Тафтса попереджає, що просто вивести нову вакцину на ринок ще недостатньо. Безумовно, вакцини рідко спричиняють таку ж стійкість, як антибіотики, сприяючи мутаціям або набуттю генів, що роблять вакцини неефективними. Однак вакцини, націлені на антигени, виявлені в деяких, але не в усіх штамів бактерій, можуть сприяти появі штамів, не охоплених вакцинами. Так сталося, наприклад, із пневмококовою вакциною, впровадженою в 2000 році й націленою на сім найпоширеніших із сотень штамів Streptococcus pneumoniae. Щоб вести перед у цій грі, за словами Леві, потрібне зобов’язання національних та міжнародних служб охорони здоров’я постійно моніторити, які бактеріальні штами активні в їхніх країнах та громадах, а також зобов’язання виробників вакцин періодично перекомбіновувати їхні препарати для відображення змін.

З перетворенням хвороб, яким можна запобігти вакцинами, зі звичайних на рідкісні посадовцям закладів охорони здоров’я потрібно буде також коригувати їхні рекомендації щодо повторної вакцинації, з метою компенсувати природний ревакцинаторний ефект, який раніше забезпечував контакт з інфікованими рідними та друзями. Нещодавнє повернення кашлюку, наприклад, почасти стало результатом загасання імунітету в дорослих людей, що стикалися з мікробом лише під час власної імунізації в дитинстві. Сьогодні вже зрозуміло, що тривалий імунітет до кашлюку вимагає повторної вакцинації наприкінці підліткового віку і, мабуть, ще однієї в середньому віці чи ближче до літнього.

Нарешті, попереджає Леві, мікробіологи повинні не втрачати пильності, моніторячи ефекти будь-якої вакцини, націленої на того чи іншого представника нормальної мікрофлори тіла. «Щоразу як ми вибиваємо один організм із його ніші, ми маємо пам’ятати, що його місце займе щось інше», – пояснює він. Як головний приклад він наводить вакцину проти Haemophilus influenzae типу b (Hib), частого мешканця носа та горла. До впровадження ефективних вакцин (для дітей, які тільки вчаться ходити, у 1987-му та дітей до семи років у 1990-му) Hib був головним збудником бактеріального менінгіту, викликаючи в Сполучених Штатах десь із двадцять тисяч інфекцій та майже тисячу смертей на рік. Вакцини від Hib знизили ці рівні інфекцій та смертей на понад 80 %.

Радіючи цій новині, кілька обачливих мікробіологів на кшталт Леві чекали побачити, хто займе місце Hib. Серед найменш привабливих варіантів були Streptococcus pneumoniae та Staphylococcus aureus. Але на зміну Hib прийшов набір гемофільних бактерій типу b, що подекуди викликають синусит, переважно в дорослих. «Виходить, ми поміняли небезпечну для життя хворобу на неприємну для життя, – каже Леві. – Що ж, непоганий обмін, але іншим разом нам може пощастити менше».

Приручай і використовуй

Замість того щоб залишати результат на волю випадку, Леві та багато інших цікавляться можливістю проактивної заміни схильних до проблем бактерій тіла штамами та видами на наш вибір, ба навіть нашого власного виробництва.

Називайте це пробіотиками, конкурентним виключенням або бактеріально-замісною терапією – поняття умисного покращення якості наших мікробних мешканців сягає ще часів Іллі Мечникова, того самого мікробіолога XIX століття,