Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН предложили новый способ быстрого лечения различных ран и борьбы с антибиотикорезистентными инфекциями, которые серьезно мешают этому процессу. Новый подход к лечению основан на обработке ран белковым гидрогелем, в состав которого входят бактериофаги.
Когда в прошлом веке были открыты антибиотики, казалось, что многие болезни отступили навсегда. Но вскоре выяснилось, что бактерии быстро вырабатывают устойчивость (антибиотикорезистентность) к этим препаратам. Дальнейший ход событий стал напоминать гонку вооружений: ученые разрабатывали все новые антибиотики, а микроорганизмы рано или поздно приспосабливались.
В итоге сегодня врачам все чаще приходится иметь дело с т.н. «супербактериями», демонстрирующими устойчивость к множеству лекарств, включая колистин, антибиотик «последнего ряда», который врачи назначают, когда другие средства не помогли.В результате вызываемые такими штаммами бактерий инфекции, с которыми, казалось бы, медицина успешно умеет справляться, становятся гибельными для пациентов. И эта проблема является повсеместной, случаи смерти пациентов регистрируют как в странах третьего мира, так и в ведущих мировых державах.
Между тем, один из возможных способов ее решения был известен еще до изобретения пенициллина. Речь о бактериофагах (вирусах, поражающих бактерии), которые впервые обнаружил британский бактериолог Фредерик Творт еще в 1915 году.
Фаготерапия активно развивалась в СССР, в 1920-х годах в Тбилиси, по инициативе Георгия Элиава, был открыт институт, ставший мировым лидером в области изучения бактериофагов с целью использования их в терапии. Там были разработаны первые отечественные фаговые препараты, ассортимент их расширялся и, к примеру, в 1960–80 гг. в СССР почти все детские кишечные инфекции лечили как раз бактериофагами. На Западе же к концу прошлого века интерес к фаготерапии на фоне успехов антибиотиков постепенно сошел на нет.
Тогда многим казалось, что использовать универсальное мощное средство (антибиотик) эффективнее, чем возиться с подбором фага для того или иного штамма (каждый фаг атакует лишь бактерии определенного типа и не обращает внимание на других). Однако времена изменились, и фаготерапия получила шанс на второе рождение.
И здесь очень полезным оказалось, что в России сохранились центры, сохранившие традиции изучения бактериофагов и механизмов, с помощью которых они успешно справляются с инфекциями. Один из таких центров много лет работает в ИХБФМ СО РАН под руководством заведующей лабораторией молекулярной микробиологии д.б.н. Нины Тикуновой. Ранее мы не раз рассказывали о проводимых там исследованиях.
В результате, была собрана собственная богатая коллекция бактериофагов, получены важные знания относительно механизма их действия, отработан ряд методик применения фаготерапии. К последним относятся и способ лечения ран, о котором говорилось в начале.
«Сейчас сам процесс заживления ран в медицине отработан достаточно хорошо. Проблемы чаще возникают именно из-за бактериальной контаминации раны, которая приводит к тому, что рана либо заживает очень долго с осложнениями, либо вообще не заживает, вплоть до угрозы сепсиса. То есть банальные пролежни могут стать причиной ампутации конечностей у пожилых людей, как раз вследствие инфекции, с которой их ослабленный иммунитет не справляется. То же самое с ожоговыми поражениями, то есть когда большой процент поражения кожи, соответственно, больше возможности для заражения раны микроорганизмами. Всё это может привести к тяжелым последствиям, вплоть до летальных», - рассказала заведующий лабораторией биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН к.х.н. Елена Дмитриенко.
Как уже говорилось, основные принципы фаготерапии нашим ученым уже были известны, но у лечения ран есть свои особенности. Аптечные формы препаратов на основе бактериофагов чаще всего представляют собой жидкие физиологические растворы. И если при приеме внутрь – эта форма оптимальна, то после обработки ею раны, значительная часть бактериофагов просто вытекает из нее вместе с жидкостью.
Чтобы избежать этого, решили совместить бактериофаги с гидрогелями. Это позволяет не только более эффективно бороться с инфекцией, но и способствует более быстрому восстановлению кожных покровов.
«Мы пошли широким фронтом. На самом деле, рынок гидрогелевых повязок очень хорошо развивается, существует много разновидностей таких медицинских изделий, которые делятся, по сути, на два класса, природные и синтетические гидрогели. Мы сосредоточились на природных, поскольку было показано, что у них больше преимуществ именно для лечения ран», - объяснила Елена Дмитриенко.
Еще одним плюсом использования имеющихся на рынке средств является то, что они уже прошли необходимые испытания и возможность их применения в терапии доказана. От ученых требуется разработать и проверить способ внедрения туда бактериофагов и максимального их там удержания, обеспечивая при этом их пролонгированное высвобождение непосредственно в ране.
Плюс белковые, в том числе коллагеновые гидрогели, они сами по себе обладают заживляющим эффектом, что дополнительно повышает эффективность терапии. А еще они полностью резорбируются, то есть расходятся в ране, значит такую повязку не нужно будет менять.
Несмотря на широкий ассортимент представленных на рынке гидрогелей, сотрудники ИХБФМ решили вести работу более широким фронтом и параллельно занялись разработкой собственных вариантов гидрогелей. Необходимость в этом возникла потому, что у существующих коммерческих гидрогелей выявляются свои «слабые места» именно в плане применения их в фаготерапии.
К примеру, тот же коллаген при повышении температуры превращается в жидкость, причем, речь о незначительных повышениях, которые свойственны очагам инфекции в организме. И в силу этого, приобретает те же минусы, что свойственны тем самым аптечным жидким растворам.
«Поэтому здесь мы рассматриваем вариант создания композитного материала, который будет содержать различные компоненты, обеспечивающие в сумме несколько параметров. Желательно, чтобы этот гель был оптически прозрачным, позволяя врачу видеть процесс заживления, не снимая повязки. Это важно, когда раны обширные, и смена повязки становится довольно сложной процедурой для пациента, требуется анестезия и так далее. Важно, чтобы гели постепенно расходились, таким образом обеспечивая максимальную эффективность бактериофагов, но при этом были достаточно плотными, чтобы не произошло их растекание», – сформулировала задачу, поставленную перед учеными Елена Дмитриенко.
Сотрудники лаборатории провели первичный скрининг разных гидрогелей, определили в каком диапазоне характеристик находятся те из них, что удовлетворяют указанным условиям. И теперь, используя различные инструменты и методы, ведут работу над созданием гидрогелевой матрицы, которае обеспечит наличие в продукте всех необходимых параметров.
Сейчас кандидаты на роль такой матрицы проходят различные испытания на клеточных культурах, бактериальных посевах, в том числе на животных. Но, конечно, для полноценных клинических исследований потребуются средства, которыми ученые не располагают и надеются решить эту задачу с помощью индустриальных партнеров, поиск которых в настоящее время активно ведется.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии