Роберт Бад (Robert Bud), автор исследования «История антибиотиков» (The Medicine Chest: The History of Antibiotics), отмечает, что до начала 1930-х годов в мире не существовало препарата, способного бороться с бактериальными инфекциями. Медики делали упор на превентивные меры. Однако попытки найти «абсолютное оружие» против инфекций предпринимались крайне активно. Термин «антибиозис» появился еще в 1889 году: его предложил ученик великого Луи Пастера – Поль Вайлемин. В его определении, антибиозис – это процесс, в ходе которого жизнь используется для уничтожения другой жизни. Сам термин «антибиотик» родился в 1941 году, в США – его автором стал профессор микробиологии Селман Ваксман (Selman Waksman). Его лаборатория, кстати, создала стептомицин – первый в истории человечества препарат, способный успешно бороться с туберкулезом.

Уже в конце 19-го века появились препараты, которые не были антибиотиками, но пытались использовать предложенную Вайлемином концепцию. Первое лекарство такого рода (фактически, самый первый антибиотик) называлось пиоцианазой – его создали германские врачи Рудольф Эммерих и Оскар Лов. Пиоционаза содержала бактерию Bacillus pycyoneus, которая обладала способностью уничтожать другие бактерии. Лекарство использовалось для лечения тифа, холеры и дифтерита. В начале 1920-х годов проводились эксперименты, авторы которых пытались заставить определенный штамм вируса атаковать болезнетворные бактерии.

В 1928 году британский ученый Александр Флеминг (Alexander Fleming) заметил, что плесневый грибок Penicillium notatum заразил один из его образцов с болезнетворными бактериями стафилококка, оставленный у открытого окна. Флеминг изучил образец под микроскопом и заметил, что плесень уничтожила бактерии. Это открытие стало началом эры антибиотиков.

Сперва в США был создан антибиотик тиротрицин (его можно было использовать только наружно). В 1940 году британский медицинский журнал Lancet опубликовал статью, в которой биохимики Оксфордского Университета (Oxford University) Эрнст Чэйн (Ernst Chain) и Говард Флори (Howard Florey) описывали результаты применения выделенного и очищенного ими пенициллина. Они провели эксперимент на лабораторной мыши – ей сперва сделали смертельную инъекцию стрептококка, а затем вылечили с помощью пенициллина. В 1941 году были проведены его первые испытания на людях (британское правительство выделило на эти работы достаточно большие средства – шла Вторая Мировая война и пенициллин мог помочь спасти огромное количество жизней).

Однако массовое производство пенициллина в Великобритании организовать было невозможно по ряду причин. Поэтому США и Великобритания заключили соглашение о сотрудничестве в этой сфере; американским партнером стало Министерство Сельского Хозяйства (Department of Agriculture), обладавшее хорошими лабораториями. В 1943 году Флори впервые использовал пенициллин для лечения раненых британских солдат. В конце 1943 года в США было начато промышленное производство пенициллина – его организовали ныне существующие фармацевтические компании Pfizer и Merck. К июню 1944 года, когда войска антигитлеровской коалиции высадились в Нормандии, британские и американские военные госпитали обладали необходимыми запасами пенициллина.

Американское Химическое Общество (American Chemical Society) опубликовало доклад «Открытие и развитие пенициллина» (The Discovery and Development of Penicillin), в котором отмечает, что после этого процесс начал набирать обороты, и новые виды антибиотиков стали появляться практически ежегодно. Это дало медикам ранее невиданные возможности. Они оказались способными излечивать сифилис, гонорею, пневмонию, туберкулез, ревматоидную лихорадку. Многие болезни кожи стали поддаваться достаточно простому лечению. Хирурги получили возможность проводить более рискованные операции. Статистика США и Великобритании показывает, что в начале 1950-х годов пациенты стали чаще соглашаться на проведение подобных операций, кроме того, тогда в кризисе оказались медики, практиковавшие альтернативную медицину.

Серьезные изменения произошли и в сельском хозяйстве. В 1943 году были проведены первые опыты по использованию малых доз пенициллина для ускорения роста скота и домашней птицы. Эти опыты тогда казались крайне важными, поскольку в условиях мировой войны недостаток продовольствия затронул практически все страны.

Однако бурный прогресс в этой сфере закончился. По данным журнала New England Journal of Medicine, за период с 1940 по 1970 год в мире было выделено десять различных классов антибиотиков, каждый из которых обладал уникальным механизмом действия. В 2006 году журнал Nature Biotechnology сообщил, что с 1998 года США разрешили к применению только четыре новых антибиотика, обладавших уникальным механизмом действия. Прорывы в создании новых антибиотиков временно прекратились, надежды на генную инженерию в этой сфере пока не оправдываются.

Процесс создания нового лекарства может длиться полтора-два десятилетия. По данным Biotechnology Industry Report, разработка нового медицинского препарата занимает от двух до десяти лет. Перед тем, как фармацевтическая компания начинает проверять свои разработки на людях, она проводит интенсивные лабораторные исследования и эксперименты на животных, на которые уходит примерно два года.

В США разрешение на проведение испытаний на людях дает Администрация по Контролю за Продовольствием и Медикаментами (Food and Drug Administration). Обычно испытания на людях проходят в три этапа. На первом этапе к испытаниям привлекаются 20-100 здоровых людей, которые обычно получают плату за эту работу. На первом этапе проверяется, как медикамент влияет на метаболизм человека, как он абсорбируется, какие побочные эффекты вызывает и т. д. Первый этап тестов занимает около года, его успешно проходят примерно 70% проверяемых медикаментов.

Второй этап начинается после того, как новое лекарство продемонстрировало свою безопасность. В испытаниях участвуют несколько сот человек, страдающих заболеванием, для борьбы с которым предназначено новое лекарство. Обычно испытуемые разбиваются на две группы. Контрольная группа пациентов получает обычное лечение и плацебо (химически неактивное вещество, пустышка, по виду идентичная лекарству), вторая – экспериментальный препарат. После прохождения курса препарата оценивается его эффективность и безопасность по сравнению с уже опробованными методами лечения. На этом этапе отсеивается две трети лекарств, проходящих испытания.

Третий этап заключается в широкомасштабной проверке нового лекарства. В нем участвуют несколько тысяч человек, и проверка может занимать 2-3 года. По статистике, до 90% проверяемых лекарств этот тест проходят.

По данным Biotechnology Industry Report, в 2006 году только шесть новых антибиотиков прошли первую стадию проверки – для сравнения, этот этап благополучно миновали 313 других видов лекарств. Еще один показательный факт: по состоянию на конец 2006 года, только 8 из 14 крупнейших фармацевтических компаний мира продолжали проводить исследования по разработке новых видов антибиотиков.

Изнанка панацеи: устойчивость микробов к антибиотикам

Одним из последствий масштабного применения антибиотиков стало появление возбудителей болезней, устойчивых к ним.

Масштабы использования антибиотиков увеличиваются ежегодно. Если в 1954 году в США было произведено около 908 тонн антибиотиков, то в 2000 году – почти 23 тысячи тонн. Каждый год американские врачи прописывают более 100 млн. курсов лечения антибиотиками. В половине случаев антибиотики применяются неверно – например, в результате неверно поставленного диагноза.

Данные Международной организации здравоохранения (ВОЗ) показывают, что в мире увеличивается число возбудителей болезней, которые становятся устойчивыми к имеющимся лекарствам. Особенно тревожным считается тот факт, что все больше возбудителей приобретают устойчивость сразу к нескольким видам антибиотиков. Устойчивость к противомикробным препаратам – естественный биологический феномен. Однако ныне он угрожает человечеству.

Ныне малоизвестно, что о возможном появлении подобной проблемы ученые начали предупреждать практически сразу после изобретения пенициллина – первого антибиотика. В результате, до конца 1940-х годов в большинстве стран Европы и Северной Америки (где антибиотики начали применять в массовом порядке) эти препараты запрещалось выставлять в свободную продажу (в США это ограничение действует по сей день).

Уже в 1950-е годы были отмечены первые случаи появления устойчивости к антибиотикам. Тогда больницы и родильные дома практически всего мира поразила резистентная к имевшимся антибиотикам вариация стафилококка. В США, Великобритании и Франции были проведены исследования, которые дали неожиданный результат: кроме всего прочего, вера в мощь антибиотиков была столь высока, что медицинский персонал начал пренебрегать правилами безопасности, надеясь на то, что любую болезнь можно будет легко победить.

Стюарт Леви (Stuart Levy), автор книги «Парадокс антибиотиков: как чудо-лекарства уничтожают чудо» (The Antibiotic Paradox: How Miracle Drugs Are Destroying the Miracle), отмечает, что одним из последствий этого кризиса стали усилия по созданию новых типов антибиотиков, которым стафилококк-мутант не смог бы противостоять. Любопытно, что одним из результатов стала разработка ванкомицина – компания-изготовитель Eli Lilly отказалась выпускать его в обращение, готовя запасы ванкомицина на тот случай, если появится новый тип резистентных болезнетворных бактерий. Ванкомицин должен был использоваться в качестве последнего резерва. Тогда же было начато производство синтетических антибиотиков, против которых, как предполагалось, бактерии не смогут выработать резистентность. Одним из последствий этого стало появление препарата Cipro (полностью синтетического), который оказался способен бороться с сибирской язвой.

Однако подлинные масштабы антибиотикорезистентности стали очевидны только в конце 1990-х годов. По данным Центров профилактики и контроля заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention), в список возбудителей опасных болезней, резистентность которых развивается особо стремительно, входят возбудители пневмонии, менингита, инфекций кожи, легких, кровяных сосудов, гонореи, малярии, туберкулеза, СПИДа. К примеру, стрептококковые инфекции ежегодно становятся причиной 3 тыс. случаев менингита, 150 тыс. случаев пневмоний, заканчивающихся госпитализаций, и более 7 млн. иных заболеваний. Ныне медики отмечают, что примерно в трети случаев эти возбудители оказываются резистентными к имеющимся антибиотикам – еще в 1970-е годы подобного явления не отмечалось.

Почти половина антибиотиков, используемых в США, применяется в сельском хозяйстве. Их даже добавляют в корма животных. Некоторые из этих препаратов используются для лечения инфекций у животных, однако около 90% применяются в профилактических целях для предотвращения болезней и как активатор роста при кормлении домашней птицы, свиней и крупного рогатого скота. Доказано, что столь широкое применение антибиотиков в скотоводстве и сельском хозяйстве определенно связано с резистентностью к лекарствам, возникающей у людей. Кроме того, по данным Американской медицинской ассоциации (American Medical Association), «сельскохозяйственные» антибиотики стали фактором загрязнения почвы и воды.

Население США все в больших объемах употребляет в пищу продукты, содержащие возбудители опасных болезней, устойчивых к антибиотикам. Например, в октябре 2001 года медицинский журнал New England Journal of Medicine проверил мясо, продаваемое в супермаркетах столицы США – Вашингтона. Результаты исследования показали, что 20% мясопродуктов были заражены сальмонеллами. Из них 84% были устойчивы, по крайней мере, к одному типу антибиотиков, 53% – к трем или более типам, а 27% – к более чем шести типам антибиотиков. Сальмонеллезом в США ежегодно заболевают 1.4 млн. человек, около 600 из них умирают.

По данным Национального института аллергий и инфекционных заболеваний (National Institute of Allergy and Infectious Diseases), в США ежегодно около 2 млн. человек инфицируются во время пребывания в больнице. Примерно 90 тыс. из них ежегодно умирают (в 1992 году таких случаев было зафиксировано почти в семь раз меньше). В 70% случаев причиной смерти являются бактерии, резистентные, по меньшей мере, к одному антибиотику. Статистика также показывает, что люди, инфицированные подобными бактериями, дольше остаются на больничных койках, а также требуют лечения более дорогими и более токсичными препаратами (так называемые лекарства второго и третьего выбора), которые (в отличие от наиболее безопасных лекарств «первого выбора») имеют много побочных эффектов.

Показательный пример. До 1989 года в США не было выявлено ни одного случая инфицирования энтерококком, резистентным к ванкомицину. В 2002 году были отмечены многие случаи заболевания новой формой энтерококка (Staphylococcus aureus), в борьбе с которым ванкомицин был малоэффективен. В 2003 году впервые появился S.aureus, на который ванкомицин не оказывал ни малейшего воздействия. В 2004 году S.aureus выработал резистентность и к более мощным антибиотикам.

Наиболее уязвимы дети, так как именно им врачи прописывают больше всего антибиотиков. В 40% случаев американский педиатр прописывает своим пациентам антибиотики. Например, именно этими препаратами лечат 60% случаев насморка, который случается у детей от пяти до восьми раз в год. Центры профилактики и контроля заболеваний отмечают, что все чаще рождаются дети, которые обладают резистентностью к антибиотикам, которая передалась им от родителей.

Этот феномен негативно влияет на экономику. По данным Специальной комиссии по проблеме антибиотикорезистентности (Interagency Task Force on Antimicrobial Resistance), стоимость лечения инфекций, приобретенных в больничных условиях, ежегодно составляет более $1,3 млрд., так как использование наиболее распространенных и дешевых антибиотиков больше не дает желаемых результатов. В целом, по подсчетам Академии наук США (National Academy of Sciences), ежегодные затраты на лечение резистентных инфекций составляют около $30 млрд. Прямой ущерб, в частности, за счет невыхода больных жителей США на работу, ежегодно составляет более $4 млрд.

Впрочем, первые надежды на победу появились. В последние годы ученым удалось обнаружить в хромосомах патогенных бактерий гены, усиливающие эффективность действия бактериальных ферментов в ответ на такие антибиотики как пенициллин и цефалоспорин. Теперь стало ясно, как можно получить более эффективные ингибиторы ферментов и усилиями биотехнологов и фармацевтов опередить очередное поколение устойчивых к антибиотикам бактерий.