Віруси-бактеріофаги з туалету можуть врятувати життя людей

Британський науковий журналіст Джеймс Галлахер зробив неочікуване відкриття у власному туалеті — знайшов віруси, які можуть стати рятівниками людства у боротьбі з інфекціями. Ці мікроорганізми називаються бактеріофагами або просто фагами — це віруси, які полюють на бактерії замість того, щоб атакувати людський організм.

На відміну від відомих вірусних «лиходіїв» як COVID-19, грип, норовірус, герпес, вітрянка чи кір, бактеріофаги не цікавляться проникненням у наші тіла. Натомість вони живляться бактеріями, що робить їх потенційними союзниками у боротьбі з інфекціями, включаючи супербактерії, які стають невиліковними.

Команда проєкту Phage Collection Project надіслала Галлахеру пробірки для збору зразків разом з рукавичками. Завдання виявилося на диво простим — потрібно було знайти брудну воду, чим брудніша, тим краще, занурити пробірки та закрутити кришку. Журналіст спробував кілька ставків, рідину з контейнера для компостування черв'яків, а потім вирішив взяти найбруднішу пробу. Він не змивав воду в туалеті після відправлення природних потреб і залишив на кілька годин, після чого взяв зразок, дотримуючись суворих правил гігієни.

Через три дні Галлахер відвідав Університет Саутгемптона, щоб дізнатися, що знаходиться у його зразках. «Вони були трохи брудними, коли я їх отримала», — розповіла фаговий науковець Мішель Лін, коли вони одягли сині лабораторні халати та рукавички для входу до мікробіологічної лабораторії другого рівня захисту.

Зразки з холодильника виглядали набагато чистішими після фільтрації від будь-яких залишків. Фільтрація є першим кроком у пошуку фагів, далі їм подають «вечерю» — коктейль зі смачних бактерій, щоб допомогти їм розмножуватися.

Найцікавіша частина — знаходження корисного фага. Науковці співпрацюють з місцевою лікарнею для збору бактерій від пациєнтів з проблемними інфекціями. Мішель взяла чашку Петрі, де росли бактерії від пацієнта з болючою інфекцією сечовивідних шляхів, яка постійно повертається.

На подив Галлахера, один з фагів, зібраних з його туалету, зміг знищити цю інфекцію в лабораторії. «Спосіб побачити, що фаг інфікував бактерії — це зони, де бактерії не ростуть, тому що вони були вбиті фагом», — пояснює Мішель.

У чашці Петрі можна побачити візерунок, схожий на плями леопарда, де фаги легко впоралися з бактеріальною інфекцією, з якою сучасна медицина мала труднощі. «Як би божевільно це не звучало, молодець зразку з туалету», — каже Мішель з великим задоволенням.

Коли Галлахеру запропонували назвати фаг, він, звичайно, обрав назву Галлахер-фаг. «Звучить чудово для мене», — відповіла Мішель.

Доцент доктор Франклін Нобрега підтвердив можливість використання цього фага для лікування пацієнтів. «Так, і я сподіваюся на це», — каже він, розглядаючи зображення фага, зроблені електронним мікроскопом. «Ваш фаг уже за 24 години ми змогли отримати у високій концентрації і він виявився дуже хорошим вбивцею, що означає дуже обнадійливі перспективи для пацієнтів».

Фаги нагадують місячний посадковий модуль — велика капсула на тонких ніжках. Замість посадки на поверхню Місяця вони використовують свої ніжки для вибору жертви. Потім вони захоплюють бактерію і перетворюють її на масове виробництво нових фагів, які вибухають зсередини господаря, вбиваючи його у процесі.

Фаги мають переваги та недоліки. Вони розмножуються під час роботи, тому не потребують постійних доз, як ліки. Вони також дуже вибагливі у їжі — потрібен точний збіг між фагом і штамом бактерії, тоді як антибіотики зазвичай вбивають все підряд. Тому важче знайти правильний фаг, але якщо знайти, то з меншими побічними ефектами.

Доктор Нобрега розповідає, що інфіковані рани є «дуже хорошим застосуванням» для фагів, оскільки їх можна наносити безпосередньо на травму. Їх також можна вдихати через небулайзер для лікування легеневих інфекцій або для боротьби з інфекціями сечовивідних шляхів.

Фагова наука може здаватися новою та захоплюючою, але насправді це столітня ідея, що походить від відкриттів Фелікса д'Ерелля та Фредеріка Творта у 1910-х роках. Бактеріофагова терапія була галуззю медицини, і ідея була переконливою. Навіть у 1940-х роках існувала активна фармацевтична промисловість у західних країнах, яка намагалася виробляти фагову терапію для перемоги бактеріальних інфекцій.

Однак вона була швидко затьмарена чудо-ліками двадцятого століття. «Антибіотики працювали так добре, що більшість людей казали „навіщо турбуватися“», — каже доктор Нобрега.

Робота над фаговою терапією продовжувалася в таких місцях, як Грузія, і є окремі свідчення про її чудові результати, але не було такої глибини медичних досліджень та клінічних випробувань, як для ліків.

Але так само, як початковий успіх антибіотиків пригнічував фагові дослідження, невдача антибіотиків знову розпалює захоплення їхнім потенціалом. Понад мільйон людей на рік уже помирають від інфекцій, спричинених мікробами, стійкими до лікування — це відоме як «тиха пандемія». До 2050 року ця цифра, за прогнозами, досягне 10 мільйонів на рік.

Цей «антибіотичний апокаліпсис» означатиме, що звичайні інфекції знову можуть вбивати та підривати сучасну медицину. Ліки також використовуються для забезпечення можливості трансплантації органів, відкритої хірургії та хіміотерапії.

Професор Пол Елкінгтон, директор інституту медичних інновацій Університету Саутгемптона, каже, що прогнози щодо стійкості до антибіотиків дуже лякають, але реальність у тому, що ми бачимо це зараз і буде тільки гірше. Він також лікар, що спеціалізується на легеневій медицині, і вже дійшов до точки, коли після року лікування та звернення до все більш токсичних і менш ефективних антибіотиків «зрештою доводиться мати розмову і сказати: ми не можемо лікувати цю інфекцію, нам дуже шкода».

Фагова терапія доступна у Великій Британії з гуманітарних міркувань, коли інші методи лікування не спрацювали. Регулятор ліків опублікував свої перші офіційні правила для підтримки розвитку фагової терапії.