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

публікацію про дослідницьку роботу гінеколога Шерон Гільє з Піттсбурзького університету. Гільє працювала з колегами в Африці над розробкою недорогих засобів, якими жінки могли б захистити себе від ВІЛ у місцях, де презервативи надто дорогі або неприйнятні з точки зору традицій. Для початку вона виявила, що жінки зі здоровою вагінальною мікрофлорою – тобто великою кількістю лактобацил – заражалися ВІЛ удвічі рідше, ніж ті, у яких цих захисних бактерій бракувало. Вона також почала перевіряти штами та види лактобацил, аби знайти ті, що могли би показати себе якнайбільш ефективними. Найкращими кандидатами виявились ті, що водночас виробляли велику кількість вірусопригнічувального перекису водню та формували природну біоплівку, яка «приклеювала» їхні клітини до поверхні піхви.

Лі почав обговорювати з Гільє ідею вдосконалення вагінальних мікробів для боротьби з ВІЛ методами генної інженерії. А 1998 року він заснував для втілення своєї мрії компанію Osel. Наукова команда Лі в Osel удосконалила вагінальну бактерію Lactobacillus jensenii людським геном клітинного білку CD4 – молекулярної мішені ВІЛ. Змішуючись із культурами людських клітин, цей трансгенний мікроб повністю блокував зараження лабораторним штамом ВІЛ і вдвічі зменшував заразність штаму, виділеного в пацієнта. 2006 року члени команди оголосили про створення того, що, на їхню думку, мало стати ще сильнішим засобом проти ВІЛ, – трансгенного мікроба L. jensenii, який виробляв руйнівний для вірусу білок, відомий своїм запобіганням зараженню ВІЛ у мавп. Ген цього білка (ціановірину N) був узятий у яскраво-блакитної ціанобактерії Nostoc ellipsosporum. На початку 2007 року наукова команда Osel перейшла до тестування здатності їхнього нового мікроба блокувати зараження ВІЛ у тварин. Лі продовжує розподіляти свій час між Osel і дослідницькою роботою в Стенфордському університеті, де сьогодні мріє створити мікробів, що блокуватимуть віруси, які викликають лейкемію.

А поки Гіллман та Лі працюють на передньому краї спроб генетичного вдосконалення нашої природної мікрофлори, інші вчені досліджують можливість створити живі трансгенні вакцини. Ці футуристичні вакцини мають складатися з нешкідливих представників нашої мікрофлори, модифікованих для експресії антигенів (молекулярних маркерів) небезпечних патогенів. У теорії, щойно такий мікроб оселиться в нашому тілі, він спонукатиме нашу імунну систему виробляти антитіла проти «поганця», чий «чорний капелюх» він носить.

Одним із перших, хто запропонував дієвий зразок такої живої трансгенної вакцини, був Вінсент Фіскетті з Рокфеллерівського університету. 1995 року він створив штам бактерії ротової порожнини Streptococcus gordonii, поверхня якого всіяна характерними антигенами Streptococcus pyogenes. Аналогічно біологи з Університету штату Нью-Йорк створили трансгенний штам Streptococcus gordonii, що носить антигени Porphyromonas gingivalis, винуватця руйнівних для кісток захворювань пародонту. А у французькому Інституті Пастера імунологи створили цілу низку живих вакцин із бактерії йогурту Lactobacillus plantarum, серед них ту, що виробляє сегмент токсину правця, і ще одну, яка вакцинує проти Helicobacter pylori, збудника виразки шлунка. Інші вчені також створили трансгенні бактерії, що підвищують імунітет до сальмонели, шигели, лістерії, збудників холери, туберкульозу, чуми, сибірської виразки, навіть ракових пухлин – усі з них показали доволі непогані результати в тестуванні на лабораторних тваринах.

Паралельно інші дослідники створюють трансгенні бактерії, що спонукають імунну систему виробляти антитіла проти проблемних хімічних речовин власного виробництва нашого організму. Швейцарські вчені, наприклад, розробили трансгенну версію бактерії йогурту Lactobacillus johnsonii, що носить на своїй поверхні людський варіант алергійного антитіла IgE. Коли тваринам вводили цього мікроба, це спонукало їхні імунні системи виробляти інший різновид антитіла (IgG), що знищує проблемні IgE.

«Використання живих бактерій-носіїв дає нам потужний інструмент для ефективної доставки антигенів вакцини, – писала в огляді цієї нової, швидкої в зростанні галузі 2001 року німецький імунолог Єва Медіна. – Для експлуатації цієї системи пропонуються майже необмежені можливості».

Щоправда, не всі настільки сповнені ентузіазму. «Перспектива того, що генні модифікації можуть удосконалити пробіотичних мікробів, серйозно врівноважується потенціалом перетворення нешкідливих, корисних мікробів на небезпечні патогени», – стверджує генетик Джо Каммінс, який нещодавно вийшов на пенсію з Університету Західного Онтаріо. За словами Каммінса, однією з найбільших небезпек є те, що бактерії, введені одній людині, можуть легко перейти до іншої. Коли доходить до вакцинації від небезпечних бактерій, таке незалежне поширення може виявитись навіть дуже корисним. Але воно сильно ускладнює гарантування безпеки, бо живі вакцини потраплятимуть до організму не лише людей із послабленим імунітетом, але й цілком здорових.

Каммінс наголошує на ще одній небезпеці: жива вакцина, що оселяється на постійній основі в роті, горлі чи кишечнику, може мати непередбачений ефект, сприяючи імунній толерантності, а не відповіді, спрямованій на боротьбу з хворобою. «Коли якась бактерія стає постійною частиною екології тіла, імунна система, ймовірно, починає розпізнавати її як саму себе, – стверджує він, – і в цьому стані вона більше не сприяє виробленню антитіл проти хвороботворних бактерій». Каммінс посилається на нещодавні відкриття імунологів, які показали, що повторна подача майже будь-якого антигену вимикає імунну відповідь тіла, принаймні якщо вона відбувається за відсутності сигналів про небезпеку на кшталт ушкодження тканин. Імовірно, саме так наш організм виробляє толерантність до антигенів у їжі, а також мікрофлори нашого травного тракту та верхніх дихальних шляхів.

Каммінс розглядає конкретний момент, пов’язаний із живими вакцинами, націленими на власні сигнальні молекули та антитіла імунної системи. «Досвід говорить нам, що втручання в імунну систему може призвести до неприємних сюрпризів», – попереджає він. Як приклад він наводить нещодавній випадок із нешкідливим вірусом мишачої віспи, що неочікувано став смертельним, коли австралійські дослідники додали йому ген білка, виявленого на поверхні яйцеклітин миші. Вчені намагалися створити мишачий контрацептив, але вакцинація мишей цим рекомбінантним вірусом просто змела цілу гілку імунної системи.

Пробіотики для худоби

Крім того що нове покоління вакцин та пробіотиків може повести людську медицину в новому напрямі, воно ще й пропонує спосіб зняти нашу худобу з «бігової доріжки» антибіотиків. Навесні 1998 року команді Служби сільськогосподарських досліджень Міністерства сільського господарства США «Їжа та корм» із міста Коледж-Стейшн, штат Техас, схоже, вдалося досягти значного успіху в цій справі. Співробітники цієї лабораторії виготовили простий у застосуванні пробіотичний спрей, що запобігав заселенню щойно вилуплених курчат сальмонелою, небезпечною харчовою бактерією, яка часто робить заразними недоготовані яйця та курятину. Цей спрей, який фермери могли за лічені хвилини розпилювати над сотнями курчат, містив суміш із двадцяти дев’яти видів нешкідливих та живучих бактерій, виділених Девідом Нісбетом і його колегами з травного тракту здорових курей. Одна-єдина обробка давала довічний захист від сальмонели понад 99 % курчат, і в справі прискорення набирання ними ваги її можна було порівняти з антибіотиками сприяння росту.

Дослідники назвали свій препарат «Преемпт», а його схвалення Управлінням з контролю за якістю харчових продуктів та медикаментів у березні 1998 року посприяло появі по всій країні заголовків новин типу «Бактерії проганяють пташиних мікробів» і відеосюжетів про те, як фермери радісно обприскують зграї гарненьких жовтеньких курчат. У прес-релізах компанія MSBioscience, постачальник птиці з ліцензією на ринковий продаж «Преемпту», описувала його як «перший із нового покоління мікробних препаратів, розроблених з метою вдосконалити захисні властивості організму проти хвороб». Виступаючи перед журналістами, один із розробників препарату Джон Делоач додав, що одного дня поширення цього спрею зуміє