Заново открывая фаги: "Наконец-то у нас есть возможность использовать их".Заново открывая фаги: "Наконец-то у нас есть возможность использовать их".
В опубликованном в прошлом году докладе, в котором описывались десятки традиционных антибиотиков, находящихся в стадии разработки, ВОЗ заявила, что не нашла ни одного из них, который бы в достаточной степени решал проблему лекарственной резистентности.
Существует одна нетрадиционная альтернатива, которая показала свою перспективность для пациентов с резистентными бактериальными инфекциями - бактериофаги. "Они подают огромные надежды в борьбе с кризисом супербактерий, который усугубился под воздействием COVID-19", - говорит Стеффани Стратди, помощник декана факультета глобального здравоохранения Калифорнийского университета в Сан-Диего. Издание Helio поговорило со Стратди и другими экспертами о перспективах фаговой терапии и процессе отбора, доставки и использования фагов для лечения пациентов.
"Наше чрезмерное и неправильное использование антибиотиков привело к тому, что многие бактериальные инфекции, которые раньше было возможно вылечить, становятся все более не поддающимися лечению, и в результате этого нам необходимо найти новые методы лечения", - говорит Стратди.
Морозильники, полные фагов
У Стратди есть личный опыт работы с фагами. После того как во время отпуска за границей у ее мужа развилась резистентная инфекция Acinetobacter baumannii, он был успешно вылечен с помощью индивидуальных фаговых коктейлей, приготовленных для него в Texas A&M и заказанных ВМС США, которые изучают фаги в качестве лечения возвращающихся военнослужащих с инфекциями, резистентными к антибиотикам, и в целях биозащиты. По словам Стратди, хотя фаги все еще считаются экспериментальным методом лечения в США, FDA может одобрять их в каждом отдельном случае, когда ситуация настолько серьезна, что у пациентов практически не остается других вариантов.
В последние годы, по мере расширения использования фагов, эксперты узнали больше об их применении. "По оценкам, на планете существует триллионы фагов", - говорит Стратди. "Их находят в почве, в воде, под камнями, в наших микробиомах. Их можно найти буквально везде" - даже в кухонных губках. Если вы врач или исследователь и пытаетесь получить фаги для пациента, было бы очень непрактично каждый раз обращаться к этим источникам в окружающей среде".
Вместо этого фаги, выделенные из окружающей среды, могут быть охарактеризованы, секвенированы, аннотированы и каталогизированы. "Одним из лучших источников фагов, которые уже были охарактеризованы, является коллекция Питтсбургского университета", - отмечает Стратди. "У них есть роскошная библиотека фагов".
Это одна из крупнейших коллекций фагов в мире, если не самая большая, и ею руководит Грэм Хэтфулл, профессор биотехнологии в Питтсбургском университете.
"У нас есть коллекция из более чем 20 000 фаговых изолятов - 20 373, в настоящее время", - сообщил Хэтфулл. Он говорит, что его сотрудники секвенировали примерно 4075 фагов, что позволяет определить, как они связаны между собой и могут ли они быть одинаковыми, что бывает редко. Однако, по словам Хэтфулла, фаги были выделены на относительно небольшом количестве бактериальных хозяев - всего восемь видов - и около половины из них, почти 10 000, были выделены из одного штамма бактерий: Mycobacterium smegmatis mc2155.
Роберт Шули, который вместе со Стратди руководит Центром инновационного применения и терапии фагов Калифорнийского университета в Сан-Диего, отмечает, что интерес к фагам растет. "За последние пару лет мы получили около 1300 запросов на консультации по фагам, и я уверен, что существует еще много других, о которых мы не знаем", - сказал Шули. "Мы знаем, что существует большой интерес в США и растущий интерес к новым фаговым центрам в Бельгии и Франции, а также в более известных центрах в Польше и России". По его словам, фаги мало используются в Латинской Америке, хотя он планирует отправиться в Бразилию, чтобы вместе с коллегой создать там банк фагов. "Нам пришлось отложить поездку на некоторое время, но мы пытаемся создать его в Бразилии, чтобы обслуживать Латинскую Америку", - сказал он.
По словам Шули, процесс создания банка фагов относительно прост. Нужно лишь приобрести все оборудование для сбора, культивирования и фильтрации фаговых источников. "Это действительно похоже на создание обычной бактериологической лаборатории, но с небольшим добавлением вирусологии", - сказал он. В таких лабораториях фаги хранятся в больших морозильных камерах и ждут, когда поступит запрос.
Поиск нужных фагов
Когда поступает звонок с просьбой о фагах, специалисты приступают к работе, изучая историю болезни пациента, чтобы определить, подходит ли он для фаговой терапии. Подходят не все. "Наши случаи на сегодняшний день - это случаи использования по принципу сострадания, поэтому все пациенты очень разные, и терапия основана исключительно на перспективах помочь пациенту, а не на изучении того, как использовать фаг терапевтически", - говорит Хэтфулл. Помощь возможна, если у пациента действительно нет выбора и у него есть инфекция, которая соответствует фагу.
"Если к нам обращается врач, потому что у него есть пациент, у которого нет вариантов лечения, мы просим его прислать нам изолят", - говорит Хэтфулл. "Затем мы проверяем его с помощью панели фагов, обычно около двух десятков, и если у нас есть один или несколько фагов, которые выглядят многообещающими, мы проверяем, убивает ли этот фаг бактерии в лаборатории и нет ли высокого уровня выживаемости бактерий".
Хэтфулл объяснил, что на первоначальный отбор уходит до 2 недель, а затем еще несколько недель на проверку того, эффективно ли фаги убивают штамм бактерий, хотя это может занять больше времени, если бактерии растут медленно. При хорошем совпадении фаги доставляются стандартными курьерскими службами, такими как Почтовая служба США, UPS или FedEx.
По словам Стратди, доставка иногда затруднена из-за недостаточной осведомленности и опасений, что посылка будет помечена как биологически опасная. "Иногда у нас возникали проблемы с поиском курьера, который согласился бы перевезти [их]", - сказала она. "Но в целом, они перевозятся как обычные биологические материалы. Их нужно хранить при температуре 4°C, поэтому их обычно доставляют на сухом льду, а еще их обычно держат подальше от света, потому что некоторые из них более чувствительны к солнечному и ультрафиолетовому свету".
Как только фаги прибывают туда, где они необходимы, пациентов лечат, часто внутривенно, и врачи ждут, чтобы увидеть, окажут ли они эффект. По словам Стратди, независимо от того, работают они или нет, с пациентов обычно не взимается плата за фаги.
"В США организации, предоставляющие лекарства или вакцины, которые еще не одобрены FDA, могут возмещать затраты на производство материала, но до тех пор, пока они не одобрены FDA, медицинским учреждениям и фаговым лабораториям не разрешается получать прибыль, взимая плату, превышающую истинную стоимость производства", - сказал Шули. "За рубежом действуют некоторые фаговые центры, которые взимают плату за доступ к фагам, и некоторые из них действительно получают прибыль".
Неизвестный процент успеха
По мнению экспертов, фаги перспективны благодаря тому, как они атакуют бактерии, что сильно отличается от того, как работают антибиотики. По словам Шули, основным фактором, определяющим, будет ли фаг работать, являются рецепторы на поверхности клетки, к которым фаги учатся прикрепляться.
"Поверхностные структуры фага должны соответствовать структурам бактерии, а затем, когда они попадают в бактерию, они должны быть способны к репликации", - говорит Шули. "Фаги как бы приспособились лучше реплицироваться в микроорганизмах, которые они любят атаковать, но бактерии разработали все виды защитных маневров, чтобы попытаться избежать гибели от фагов".
Несмотря на способность бактерий изменять поверхностные рецепторы, чтобы остановить связывание фагов, исследователи добились успеха в лечении пациентов. Показатели успеха варьируют в зависимости от того, кого вы спрашиваете и как они понимают "успех". По оценке Шули, успех составляет около 50% у тех пациентов, для которых удается найти фаги, активные против микроорганизма, подлежащего воздействию.
"Это группа пациентов, которые по большей части исчерпали все другие возможности, и любой успех - это успех, которого не было бы в противном случае", - говорит он.
Он отмечает, что необходимы более строгие клинические испытания, чтобы лучше понять, как лучше использовать фаги и увеличить процент успеха. Стратди подчеркнула, что нет точных данных об эффективности фаговой терапии - по крайней мере, пока.
"У нас пока нет данных по этому вопросу, потому что результат очень сильно варьирует", - сказала она. "Многие из наших препаратов используются по принципу сострадания, поэтому как можно назвать успехом, если вы избавили человека от бактериальной инфекции, но он все равно умер от основного заболевания?". "Я называю это результатом", - сказала она. "Но я знаю, что для семьи это не успех, потому что пациент все равно умер".
Хатфулл говорит, что есть несколько причин, по которым фаг может оказаться неудачным, помимо того, что пациент слишком болен, чтобы выжить. "В ряде случаев мы видим благоприятные результаты, как клинические, так и микробиологические, но есть и примеры, когда очевидной пользы нет", - сказал он. "Конечно, в случаях, когда фаговая терапия не кажется эффективной, существует множество потенциальных причин, от самых тривиальных - фаги не выжили при транспортировке - до более сложных [таких как] нейтрализующая реакция антител".
"Хотя существует несколько бактериальных патогенов, для которых фаговая терапия была бы полезна, я с наибольшим энтузиазмом отношусь к потенциальной доступности антипсевдомонадных фагов", - говорит Пранита Д. Тамма, директор педиатрической программы управления противомикробными препаратами и доцент педиатрии в Школе медицины Университета Джона Хопкинса. "Учитывая то, что мы знаем о фагах, обладающих высокой специфичностью для целевых популяций бактерий, эффективно проникающих в биопленки и практически не вызывающих побочных эффектов, если фаги действительно продемонстрируют улучшение результатов лечения пациентов в текущих клинических испытаниях, я думаю, что инфекции P. aeruginosa станут основными кандидатами для фаговой терапии".
В связи со многими нерешенными вопросами Руководящая группа по противомикробной резистентности (ARLG), состоящая из более чем 100 экспертов, и Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний США создали целевую группу для проведения анализа использования фаговой терапии, сообщает Джина А. Сух, специалист по инфекционным заболеваниям, которая основала программу фаговой терапии в клинике Майо.
"Мы хотели провести тщательный ретроспективный анализ данных об использовании по принципу сострадания, который мог бы предоставить ценную информацию для клиницистов и послужить основой для методов проспективного сбора данных об использовании по принципу сострадания, а также для определения приоритетов и дизайна клинических испытаний для дальнейшей оценки фаговой терапии", - рассказывает Сух. "Другая цель работы - стать базовым пособием для ознакомления с фаговой терапией врачей, которые, возможно, не очень хорошо знакомы с этим методом лечения".
По словам Сух, большинство медицинских работников в Северной Америке не имеют формального образования в отношении концепции фагов как метода лечения и тем более не сталкивались с клиническими случаями. В связи с этим она и ее коллеги разделили работу на три части, изучающие клинические показания, микробиологию и фармакокинетику.
"Каждая группа состояла из междисциплинарных подгрупп, чтобы оценить существующие доказательства, выявить пробелы и проблемы в исследованиях и предложить ключевые шаги в области исследований и разработок, необходимые для получения разрешения регулирующих органов и руководства использованием фаговой терапии", - сказала Сух.
Отвечая на общие клинические вопросы, связанные с фагами, на основе данных, полученных в ходе ретроспективного обзора - например, какие типы инфекций следует рассматривать для фаговой терапии и следует ли одновременно назначать антибиотики - группа установила, что фаги используются для лечения широкого спектра инфекций.
"Универсальный подход не работает с фагами из-за их чрезвычайно узкого спектра хозяев и огромной гетерогенности. Поэтому фаговая терапия зачастую должна быть индивидуальной и персонализированной для достижения наилучших результатов", - говорит Сух.
"Похоже, что фаги часто работают лучше всего в сочетании с антибиотиками, поэтому фаговую терапию следует рассматривать как дополнение к антибиотикам, а не обязательно как их альтернативу", - сказала она. "Анализ на чувствительность к фагам очень важен для выбора наиболее подходящих фагов для данной инфекции, так же как и анализ на чувствительность к антибиотикам. Фаги также имеют отличные показатели безопасности и серьезные побочные эффекты наблюдались редко".
По словам Сух, предстоит еще много работы, чтобы более точно понять "огромные сложности фагов" и то, как лучше всего использовать их свойства для терапевтического применения. "Остается еще много нерешенных вопросов, касающихся дозирования, продолжительности дозирования, частоты дозирования, способа введения, но я ожидаю, что ответ на эти вопросы будет различным в разных ситуациях", - отмечает она.
По словам Стратди, будущее фагов зависит от клинических испытаний. "И я не имею в виду лишь только одно испытание. Это должна быть целая серия, потому что существует так много различных видов бактериальных патогенов и различных базовых состояний здоровья", - сказала она.
