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

антибіотиками, рецептурними мазями та душем із потужним дезінфектантом гексахлорофеном двічі на день. Після цього він упорскував у ніздрі кожного пацієнта дозу розчину штаму 502A. Щоб оцінити ефективність лікування, Стіл порівнював результати двадцятьох пацієнтів, які отримували спрей для носа з умістом 502A, з даними двадцятьох інших, що проходили такі самі процедури знезараження, а потім отримували впорскування просто стерилізованої води. Через шість місяців учасниками дослідження залишалися тридцять дві родини (деякі переїхали, а деякі почали приймати додаткові антибіотики у зв’язку з іншими обставинами). У п’ятнадцяти з сімнадцяти родин, щеплених 502A, цей штам усе ще міцно сидів на місці, і ніхто з них не мав жодного рецидиву чиряків, висипок чи гнійників. Натомість до одинадцяти з п’ятнадцяти родин контрольної групи стафілококові шкірні інфекції повернулися на повну силу.

1992 року дерматологи Літл-Рока втратили свого обізнаного помічника та його незвичайний засіб лікування, коли Стіл поїхав звідти, щоб приєднатись до викладачів медичного факультету Університету штату Луїзіана та попрактикуватись у її дитячій лікарні в Новому Орлеані. Через кілька років дерматологи знов постукали в його двері, цього разу в пошуках допомоги з підступними інфекціями МРЗС у школярів узагалі та членів шкільних спортивних команд зокрема. Коли Стіл потішив їх розповідями про штам 502A, вони нібито зацікавились. Але чутки про це швидко дійшли до лікарняних юристів. «Не встиг я й оком змигнути, як адміністрація заявила, що цим я поставлю медичний центр у небезпечне становище», – згадує він.

Слід визнати, що умисне зараження когось Staphylococcus aureus, навіть нешкідливим штамом, турбує не лише юристів. «Не думаю, що на цій планеті існує хоча б один штам стафілококу, який я міг би спокійно призначати пацієнтам», – каже мікробіолог із Колумбійського університету Френк Лові, один із провідних у світі фахівців з питань того, що робить цю бактерію такою небезпечною. «Слід пам’ятати, що стафілокок має у своєму розпорядженні надто багато потенційної зброї. Навіть штам 502A показав, що він здатний викликати хворобу». Більш безпечний підхід, на думку Лові, може полягати в пошуку потенційного конкурента серед менш небезпечних видів стафілококу, на кшталт всюдисущих мешканців шкіри Staphylococcus epidermidis та Staphylococcus warneri.

Приблизно в той самий час, коли лікарняні юристи в Новому Орлеані руйнували плани Стіла впорскувати стафілокок у носи пацієнтів, мікробіолог Річард Галл із Г’юстонського медичного коледжу Бейлора ніяк не міг повірити в реакцію на його божевільну ідею вводити E. coli пацієнтам у сечові міхури. До коледжу Бейлора якраз завітала гостя з Національних інститутів охорони здоров’я, зацікавлена у фінансуванні дослідницьких проектів, що могли б піти на користь американцям з обмеженими можливостями. Галл подумав про пацієнтів із травмами спинного мозку з сусіднього Інституту реабілітації та досліджень, де він консультував. Багато (якщо не більшість) із них, паралізованих нижче пояса, страждали від частих інфекцій сечового міхура та нирок, декотрі з них були небезпечні для їхнього життя. Проблема полягала в постійних катетерах, які вони мусили використовувати, бо ці пристрої заносили в їхні сечовивідні шляхи бактерії. Ситуацію погіршувало те, що довготривале використання антибіотиків для лікування цих інфекцій рано чи пізно викликало резистентність до багатьох ліків.

Галл почав думати, як можна завадити розвиткові таких інфекцій. Він пригадав, що, хоча в нормі сечовий міхур є стерильним, деякі люди спокійно носять у своїх міхурах бактерії, ніколи не хворіючи, причому присутність цих нешкідливих бактерій, схоже, блокує здатність інших організмів потрапляти всередину. А тому дослідник висунув ідею пошуку відносно безпечного організму, який можна було б умисно вводити в сечові міхури паралізованих. «Вона спитала мене: “А мінуси?” – згадує Галл свою бесіду з розпорядницею грантів НІОЗ. – Я сказав: “Ну, у рідкісних випадках це може викликати серйозне зараження, навіть смерть”. На цьому, я думав, і кінець». Натомість, на превеликий подив Галла, вона відповіла: «Гаразд, ми можемо з цим попрацювати». Ось якою нагальною була потреба розв’язати проблему інфекцій паралізованих пацієнтів із високою стійкістю до лікарських засобів.

Для розроблення своїх пробіотичних ліків Галл планував використати конкретного мікроба. Починаючи з 1980-х років він листувався з Катариною Сванборґ, гінекологом зі Швеції. Сванборґ виділила штам E. coli, який рік за роком знаходили в сечі маленької дівчинки, чиї сечовивідні шляхи та нирки залишались ідеально здоровими. «У Сполучених Штатах лікар ніколи не здогадається про наявність там бактерії, якщо вона не викликає інфекцію, – пояснює Галл. – Але у Швеції проведення щомісячного аналізу сечі є звичайною частиною профілактичних заходів».

Галл вивчив цього мікроба, названого E. coli 83972, у лабораторних культурах і прочесав його гени, щоб переконатися, що той не споряджений свого роду молекулярними абордажними гаками, які дозволяють деяким штамам E. coli спричиняти серйозне ушкодження сечового міхура. Після цього у двох пілотних дослідженнях наприкінці 1990-х років урологи з г’юстонського реабілітаційного центру вводили E. coli 83972 в сечові міхури п’ятдесятьом сімом паралізованим дорослим під їхнім наглядом. До початку пробіотичного лікування всі пацієнти мали рецидивні інфекції сечовивідних шляхів. Через рік усі вони, крім двох, залишалися вільними від інфекцій. Причому в обох винятках у пацієнтів спостерігалась одна й та сама легковиліковна інфекція сечовивідних шляхів, викликана іншим мікроорганізмом, ніж їхня пробіотична E. coli.

Два г’юстонські медичні центри продовжують використовувати пробіотик Галла за експериментальним протоколом. Тим часом він зі своїми студентами розпочав тестування потенційно більш ефективного підходу, поміщаючи сечовивідні катетери в розчин пробіотика та дозволяючи утворитися навколо них перед використанням у пацієнтів захисній біоплівці. Однак ще більш амбітний задум Галла полягає в тому, щоб почати використовувати генномодифіковану версію E. coli 83972, яку він створив для усунення будь-якої латентної здатності викликати проблеми. Зокрема, він вивів ген, здатний потенційно допомогти бактерії прикріпитися до тканини нирок, а також іще один, що дозволяє їй приліплятися до вистилки сечового міхура. По суті, Галл вірить, що такі делеції (вирізання ділянки ДНК) гарантуватимуть, що мікроб ніколи не «приліпиться» там, де він зайвий, без погіршення його здатності залишатися в сечовому міхурі у стані вільного плавання.

Працюючи зі своїм творінням у лабораторії, команда Галла не могла встояти перед спокусою зробити ще один крок – впровадити уризану, плазміду резистентності, що не передається. Ця петля генів резистентності мала дозволити їхньому пробіотику переносити лікування антибіотиками, які паралізовані часто приймають від інших інфекцій. Галл ще не випробовував своїх генетично вдосконалених штамів на пацієнтах – ця пропозиція все ще надто смілива для його кураторів. Але він далеко не єдиний у своєму прагненні створити кращих мікробів за допомогою генної інженерії.

Супергерой для рота

Улітку 1976 року новим співробітником Бостонського інституту Форсайта став стоматологічний мікробіолог Джеффрі Гіллман, що лише два місяці як закінчив аспірантуру. Одного ранку того літа він глянув униз на чашки Петрі, які наповнив бактеріями зубного нальоту, і побачив у морі білого дві плямки червоного. Наповнені агаром чашки містили індикатор pH, що ставав яскраво-білим у присутності кислоти – у цьому випадку молочної, яку виробляв Streptococcus mutans, головний винуватець карієсу. Червоні ж плямки були колоніями, що зазнали ушкодження одного з генів, який контролює виробництво цієї руйнівної для емалі зубів хімічної речовини. При цьому така мутація жодним чином не сповільнювала їхнє зростання. Це стало обнадійливою новиною для Гіллмана, який пішов далі, продемонструвавши, що його безкислотні