Penicilín a ďalšie antibiotiká zachránili nespočet životov. Zdá sa však, že vek týchto zázračných liekov sa končí. Úmrtia na mikróby odolné voči liekom sa do roku 2025 zvýšia zo súčasných 700 000 ročne na 10 miliónov. Potom prekonajú rakovinu, srdcové choroby a cukrovku, pokiaľ ide o ich škodlivé účinky.
V januári 2019 Columbia University informovala, že štyria pacienti v Irving Medical Center v New Yorku trpeli neobvyklým typom E. coli. Aj keď médiá túto správu do značnej miery nepozorovali, upútali pozornosť odborníkov na infekčné choroby. E. coli je pomerne bežná baktéria a je neškodná, ak sa vyskytuje v žalúdku, kde obvykle žije, ale môže byť smrteľná na nesprávnych miestach, napríklad v šaláte, v mletom hovädzom mäse alebo v našom obehovom systéme. V prípade, že sú antibiotiká v boji proti E. coli bezmocné, polovica pacientov zomrie do dvoch týždňov.
Preto správa Columbijskej univerzity o E. coli spôsobila taký alarm. Pre niektorých infikovaných pacientov je poslednou možnosťou antibiotikum kolistín, toxická látka, ktorá môže spôsobovať vedľajšie účinky a poškodiť obličky a mozog. E. coli, ktorú uviedla Columbia University, mala mutáciu v géne MCR-1, čo jej dáva strašnú vlastnosť, že je imúnna voči kolistínu.
"Snažíme sa nájsť nové antibiotikum, ale nemôžeme nič nájsť," hovorí Erica Shenoy, zástupkyňa riaditeľa pre kontrolu infekcií v Massachusetts General Hospital. „Môžeme dostať pacientov s infekčným ochorením, proti ktorému nemôžeme bojovať.“
Od roku 1942, keď bol do Bostonskej nemocnice vrhnutý zázračný experimentálny liek nazývaný penicilín, kde zachránil životy 13 obetiam prestrelky v nočnom klube, objavili lekárski vedci vyše 100 nových antibiotík. Potrebujeme ich všetkých, ale už nestačia. Dôvodom nie je len E. coli. Existujú tiež druhy Staphylococcus, Enterobacteriaceae a Clostridium difficile, ktoré sa ukázali ako účinné proti antibiotikám. Jedna štúdia zistila, že v rokoch 2007 až 2015 sa počet úmrtí na choroby odolné voči antibiotikám štvornásobne zvýšil. Nedávno bola v nemocniciach v New Yorku a Chicagu objavená rezistentná a rezistentná verzia huby Candida auris.čo spôsobilo smrť polovice infikovaných pacientov.
„Americké centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb uvádzajú, že dva milióny ľudí ročne v Amerike trpia baktériami alebo hubami, ktoré sú rezistentné na hlavné antibiotiká, a že na ne zomrie 23 000 ľudí. „Toto je pravdepodobne významné podcenenie,“hovorí Karen Hoffmann, vedúca Asociácie profesionálov v oblasti kontroly infekcií a epidemiológie. „Nemáme dobrý systém na sledovanie organizmov odolných voči viacerým liečivám, takže nemôžeme s istotou povedať.“Štúdie ukázali, že ročné náklady na americký systém zdravotnej starostlivosti pre pacientov s takýmito chorobami presahujú 3 miliardy dolárov.
Baktérie pod mikroskopom.
Tento pochmúrny trend bude zrejme pokračovať. Odborníci Svetovej zdravotníckej organizácie tvrdia, že celosvetová úmrtnosť spôsobená mikroorganizmami odolnými voči drogám sa do roku 2025 zvýši zo súčasných 700 000 ročne na 10 miliónov. Do tejto doby, keď sa stanú hlavnou príčinou smrti ľudí, prekonajú rakovinu, srdcové choroby a cukrovku v ich ničivých účinkoch. Pred objavením antibiotík mohol malý rez, zubný kaz alebo rutinná operácia spôsobiť smrteľnú bakteriálnu kontamináciu. Penicilín, „zázračný liek“a ďalšie antibiotiká zachránili v posledných rokoch nespočetné množstvo životov. Zdá sa však, že vek týchto zázračných liekov sa končí.
Propagačné video:
Vedci sa snažia identifikovať a izolovať baktérie, ktoré už sú odolné voči existujúcim liekom, v nádeji, že sa dá predísť rozsiahlym prepuknutiu chorôb. Pokúšajú sa obmedziť používanie antibiotík na spomalenie vzniku rezistentných baktérií. To všetko je však príliš málo a je to príliš neskoro. Takáto stratégia nám umožní získať len určité množstvo času. Najstarší a najslabší pacient v nemocniciach je v súčasnosti najzraniteľnejšou kategóriou, riziká tohto druhu sa však naďalej rozširujú. „Vidíme zdravých mladých ľudí s infekciami močových ciest alebo kože a nemáme lieky na ich liečbu,“hovorí Helen Boucher.špecialista na infekčné choroby v Tufts Medical Center v Bostone. „Pravdepodobne nebudeme schopní robiť transplantácie orgánov a nebudeme schopní robiť ani bežné operácie, ako je náhrada kĺbov. To by sa malo týkať nás všetkých. ““
Lekárski odborníci napĺňajú svoje nádeje na úplne nové stratégie liečby infekčných chorôb. Hľadajú nové spôsoby, ako ničiť baktérie na exotických miestach - vo vírusoch, rybí hlien a dokonca aj na iných planétach. Využívajú vývoj v genomike, ako aj v iných oblastiach a ponúkajú nové technológie na odstránenie baktérií a obmedzenie ich šírenia. Okrem toho ďalej skúmajú terapie v nemocniciach a inde, kde sa šíria baktérie, pričom využívajú holistickejšie stratégie boja proti baktériám v našich telách, ako aj v nemocniciach a lekárskych kanceláriách.
Alternatívne možnosti sa zdajú sľubné, ale ich vykonávanie je stále ďaleko. Zatiaľ nie je jasné, či budeme schopní vymyslieť nejaké nové prostriedky skôr, ako superbugy, ako zombie armáda pri bránach, zničia našu obranu.
"Potrebujeme investovať obrovské množstvo peňazí do rozvoja ďalších prístupov," uviedla Margaret Riley, špecialistka na baktérie odolné voči drogám na University of Massachusetts. "A bolo potrebné začať robiť to pred 15 rokmi."
Noví lovci klíčkov
Súčasťou problému s rezistenciou voči liekom je to, že mikróby sa vyvíjajú alarmujúcou rýchlosťou na nové druhy. Ak rozmnožovanie trvá dlhšie ako 15 rokov, mikróby ako E. coli sa rozmnožujú každých 20 minút. V priebehu niekoľkých rokov sú schopní prejsť obdobím evolučného vývoja, zatiaľ čo by to trvalo osobu milióny rokov, a medzi takéto zmeny patrí možnosť získať také genetické vlastnosti, ktoré dokážu odolať účinkom drog. Osoba, ktorá užíva antibiotiká, je dokonalým laboratóriom na výrobu mikróbov odolných voči liekom. Prieskum ukazuježe po zavedení nového lieku sa do jedného roka vytvoria prvé mikróby, ktoré sú voči nemu rezistentné, “hovorí Shenoy z Massachusetts General Hospital.
A vo farmaceutickej oblasti neexistuje nič, čo by nahradzovalo antibiotiká, ktoré už na baktérie primeraným spôsobom nepôsobia. Vývoj nového antibiotika okrem toho trvá približne 2 miliardy dolárov a približne 10 rokov - s veľmi malou nádejou, že výsledkom bude super droga, ktorá odôvodňuje takúto investíciu. „Trik vlastnenia nového antibiotika spočíva v tom, že sa používa čo možno najviac a na čo najkratšie obdobie,“povedal Jonathan Zenilman, vedúci oddelenia infekčných chorôb v Bayview Medical Center univerzity Johns Hopkins v Baltimore. Johns Hopkins Bayview Medical Center). „Čo by mohlo prinútiť farmaceutickú spoločnosť vyvinúť liek pre taký trh?“pýta sa.
Lekárski vedci v súčasnosti hľadajú iné prístupy. Jedným z nich je zapojenie biológov, ktorí majú záujem o použitie evolučnej teórie na boj proti baktériám. V 90. rokoch sa pod vedením Rileyho na Harvarde a Yale začal výskum toho, ako vírusy ničia baktérie a baktérie sa navzájom ničia. V roku 2000 sa jej jedna zo svojich kolegov neustále pýtala, či má práca niečo spoločné s ľudským zdravím. "Nikdy som o tom nepremýšľala," hovorí. „Ale zrazu mi bolo všetko jasné a táto otázka ma zaujala.“
Odvtedy strávil Riley dve desaťročia pokusom o použitie stratégie boja proti vírusom pri riešení problému pretrvávajúcich infekčných chorôb u ľudí. Vírusy nazývané fágy, ktoré sú v podstate súčasťou genetického materiálu v ochrannom proteínovom puzdre, ničia bakteriálne bunkové steny a unesú jej genetické mechanizmy, čím sa samotná baktéria zmení na továreň na výrobu ďalších vírusov. Riley tiež skúma, ako baktérie niekedy zabíjajú iné baktérie v boji o jedlo. Pritom kolónie baktérií niekedy vytlačí konkurentov z toxického proteínu, ktorý produkujú, ktorý sa nazýva bakteriocíny.
Cieľom Riley nie je ničiť škodlivé baktérie, ale aj chrániť tie prospešné. Z približne 400 biliónov baktérií, ktoré žijú v každom z našich tiel, hovorí, že drvivá väčšina je prospešných alebo neškodných a iba 10 000 percent z nich je potenciálne škodlivých. Širokospektrálne antibiotiká, ako napríklad penicilín, ciprofloxacín a tetracyklín, ktoré lekári široko používajú podľa pokynov lekárov, nedokážu rozlíšiť dobré a zlé baktérie - nerozlišujú ich všetky. Výsledkom je, že tieto ošetrenia nielen podporujú vznik rezistentných baktérií, ale tiež spôsobujú problémy pacientovi.
"Používanie antibiotík je ako hodiť vodíkovú bombu na infekciu," hovorí Riley. "Zabijete 50% alebo viac z celkového množstva baktérií vo vašom tele, a preto môže nedostatok dobrých baktérií viesť k obezite, depresii, alergiám a iným problémom." Na druhej strane sú bakteriofágy a bakteriocídy teoreticky schopné zničiť kolóniu infekčných baktérií u pacienta, a to všetko bez poškodenia normálnej flóry alebo vytvorenia úrodnej pôdy na tvorbu rezistentných baktérií.
ImmuCell, biotechnologická spoločnosť v Portlande, Maine, vyvinula bakteriocín, ktorý lieči krávy na mastitídu, ochorenie, ktoré stojí mliekarenský priemysel ročne 2 miliardy dolárov. Riley uviedla, že jej laboratórium a ďalšie, ako je ona, dokážu bakteriofágy a bakteriocíny zacieliť na akúkoľvek ľudskú mikrobiálnu kontamináciu bez rizika zvýšenej rezistencie. „Je to stabilný a odolný mechanizmus ničenia, ktorý sa objavil pred 2 miliardami rokov,“hovorí.
V Poľsku, Gruzínsku a Bangladéši sa už úspešne uskutočnilo niekoľko klinických pokusov s bakteriofágovou terapiou. Na Západe sa uskutočňujú úspešné pokusy s použitím bakteriofágov pri liečbe vredov nôh. Zatiaľ sa neuskutočňujú žiadne štúdie na liečenie závažnejších chorôb, ale úspešné použitie bakteriofágov pri liečbe pacientov odolných voči viacerým liečivám v Kalifornii v roku 2017 podľa mimoriadnych predpisov FDA viedlo k ďalším vedci v Spojených štátoch sa snažia vyvinúť bakteriocytové terapie. Niektorí z nich môžu v nasledujúcich rokoch napredovať v takýchto štúdiách,vrátane liečby tuberkulózy rezistentnej voči viacerým liečivám a iných pľúcnych infekcií u pacientov s cystickou fibrózou, Riley poznamenáva. Výskum využívania bakteriofágov je stále veľmi pozadu. Vláda Spojených štátov prisľúbila 2 miliárd dolárov na vývoj takýchto alternatívnych metód, ale podľa Rileyho „tieto prostriedky nie sú ani zďaleka dostatočné“.
Experti na rakovinu aktívne študujú lieky, ktoré môžu posilniť imunitný systém, a tento typ imunoterapie môže pomôcť oslabenému telu pacienta bojovať s baktériami rezistentnými na jeho telo. Vedci dokázali produkovať ľudské protilátky u kráv a iných cicavcov, ktoré sa môžu vstreknúť do tela pacienta. Nemocnica Brigham a ženská nemocnica, ktorá bola pridružená k Harvardskej univerzite v Bostone a ženskej nemocnici, ako výsledok pohotovostnej práce, informovala o zavedení kombinácie protilátok a antibiotík na záchranu pacienta s odolnou infekciou, ale výsledky liečby ešte neboli zverejnené. Inak môžeme povedať, že pri prístupe k liečbe infikovaných pacientov sa pracuje s takýmito prístupmi len veľmi málo. Vedci sa tiež snažia vyvinúť vakcíny proti rezistentným stafylokokovým infekciám a iným rezistentným baktériám, zatiaľ sa však jedná iba o výskum. „Tento druh liečby bez antibiotík je stále v počiatočnom štádiu výskumu,“povedal David Banach, vedúci oddelenia kontroly infekčných chorôb v lekárskom stredisku UConn Health vo Farmingtone, Connecticut. Musíme však naďalej hľadať nové prístupy. ““Vedúci kontroly infekčných chorôb v lekárskom stredisku UConn Health vo Farmingtone, Connecticut „Musíme však stále hľadať nové prístupy.“Vedúci kontroly infekčných chorôb v lekárskom stredisku UConn Health vo Farmingtone, Connecticut „Musíme však stále hľadať nové prístupy.“
Vzhľadom na neuveriteľnú naliehavosť tohto problému vyvstáva otázka: Prečo boli sľubné riešenia testované tak dlho a zostávajú tak dlho nedostupné? Pretože do tohto vývoja sa investuje málo peňazí, hovorí Bushehr z Taft Medical Center. Štát vynakladá miliardy na výskum, ale neexistujú žiadne súkromné investície, aby sa výsledky výskumu zmenili na vyrobené lieky a zariadenia. Podľa Bushera majú farmaceutické spoločnosti len malú šancu dosiahnuť zisk z výroby liekov, ktoré pravdepodobne nebudú používať milióny ľudí. Rovnako tak je nepravdepodobné, že by cena stúpla na desiatky tisíc dolárov za dávku. „Tento ekonomický model nefunguje,“hovorí.
Manažment baktérií
Aj keď sú antibiotiká vlastne zázračné lieky, naše súčasné problémy sú čiastočne spôsobené skutočnosťou, že lieky na ne kladú príliš veľký dôraz. Lekári ich predpisujú na ušné infekcie, bolesti v krku a infekcie močových ciest. Lekári ich používajú na prevenciu pooperačných infekcií. Baktérie môžu vyvinúť rezistenciu a antibiotiká majú zmysel ako súčasť holistického prístupu k riadeniu proliferácie baktérií a liečbe infekcií. Antibiotiká pomaly strácajú svoju účinnosť, preto lekárski odborníci zdôrazňujú potrebu komplexných stratégií na udržanie kontroly baktérií.
Rýchlejšia identifikácia a reakcia na objavujúce sa ohniská chorôb, ako aj osobitné opatrenia pri cielenom používaní antibiotík pomáhajú spomaliť alebo zabrániť tomuto procesu. Nové vývojové testy umožnia zdravotníckym pracovníkom rýchlo a lacno identifikovať gény akýchkoľvek baktérií nájdených u pacienta alebo v jeho blízkosti. „Nie sme schopní uskutočniť molekulárny výskum na každom pacientovi, ktorý k nám príde. Snaží sa nájsť ihlu v kupce sena, hovorí Shenoy. „Ak však dokážeme urobiť výskum vysokorizikových pacientov dostatočne rýchlo, môžeme podniknúť kroky.“Takáto možnosť by nepochybne predstavovala zlepšenie oproti štandardnej technike identifikácie prepuknutia bakteriálnej choroby vyvinutej pred 150 rokmi.
Okrem toho sa špecialisti na infekčné choroby sústreďujú skôr na to, aby obsahovali rezistentné baktérie, keď sa objavia v nemocniciach, namiesto toho, aby sa im umožnili rozšíriť na pacientov. Približne 5% všetkých pacientov v nemocniciach v Spojených štátoch je infikovaných nozokomiálnou infekciou - to znamená priamo v nemocnici samotnej. Nie je ťažké pochopiť, prečo sa to deje. Nemocnice sú veľkou zbierkou chorých ľudí s oslabeným imunitným systémom a rôznymi ranami a léziami, ktoré sa liečia prstami a lekárskymi nástrojmi, a tieto prsty a nástroje sa potom podieľajú na obsluhe iných pacientov.
Starnúca populácia a nové postupy zvyšujú zraniteľnosť pacientov v nemocnici. Zenilman z Johns Hopkins University Medical Center uskutočnil neformálnu štúdiu a zistil, že viac ako polovica všetkých pacientov mala nejaký typ implantátu, ktorý je bežným zdrojom infekcie. „Pacienti v nemocniciach sú dnes viac chorí ako skupina ako kedykoľvek predtým,“poznamenáva. „Výskumy ukazujú, že nemocnice v priemere asi v polovici prípadov nepodniknú žiadne kroky,“hovorí Hoffman z Asociácie odborníkov na kontrolu infekcií a epidemiológiu. „Toto je náš najväčší problém.“
Nemocnice začínajú meniť svoju prax. Mnohí dnes používajú roboty vo forme odpadkových košov na dezinfekciu stien ultrafialovým svetlom (v súčasnosti by oddelenia mali byť prázdne, pretože tento druh svetla je pre človeka škodlivý). V Riverside Medical Center, južne od Chicaga, dezinfikujú dvaja roboti vyrábaní Xenexom viac ako 30 oddelení denne.
Bolo by ľahšie udržiavať nemocnice v čistote, ak by baktérie nemohli priľnúť na povrchy, ako sú stolové dosky a oblečenie. Melissa Reynolds, biomedicínska inžinierka na Colorado State University, vyvíja materiály, ktoré sú odolné voči baktériám. Odevy zdravotníckych pracovníkov a iné materiály a povrchy používané v nemocniciach by nemuseli byť dezinfikované tak často, ak by sa baktérie nehromadili. Boj proti baktériám je v práci Reynoldsa náhodný. Študovala, ako sa vyhnúť zrážaniu v sieťach, ktoré používajú chirurgovia na udržiavanie otvorených tepien pacienta. Zdá sa, že použitie špeciálneho náteru v mriežkach pozostávajúcich z nanokryštálov medizabraňuje prilepovaniu krvných buniek na povrch. Upozornila tiež na skutočnosť, že baktérie nie sú schopné priľnúť k nanokryštalickému povlaku. A v určitom okamihu jeden zo študentov vo svojom laboratóriu zvolal „Eureka! Prečo nenamáčať bavlnené plátno do nanokryštalického roztoku, aby baktérie na ňom nezostali? “"Potom sme objavili nové materiály s antibiotickými vlastnosťami," uviedol Reynolds. „V našej práci sme sa dostali novým smerom.“aby baktérie nemohli zostať v tkanive? “"Potom sme objavili nové materiály s antibiotickými vlastnosťami," uviedol Reynolds. „V našej práci sme sa dostali novým smerom.“aby baktérie nemohli zostať v tkanive? “"Potom sme objavili nové materiály s antibiotickými vlastnosťami," uviedol Reynolds. „V našej práci sme sa dostali novým smerom.“
Myšlienka tkaniva relatívne odolného voči baktériám už prešla radom testov. "Z času na čas sme ošetrené tkanivo vystavili najrôznejším baktériám a potom sme na ňom nenašli žiadne baktérie," hovorí. „Stále sa snažíme zistiť tento mechanizmus, ale vieme, že táto metóda je účinná pri rôznych druhoch baktérií.“Už pracuje s významnou spoločnosťou v oblasti zdravotníckych pomôcok, aby dokázala, že nanokryštály môžu byť začlenené do výrobného procesu s malými dodatočnými nákladmi. V súčasnosti skúma spôsoby použitia týchto kryštálov v iných nemocničných materiáloch vrátane nehrdzavejúcej ocele, farieb a plastov. Takto ošetrené materiály budú oveľa dlhšie chránené pred baktériami,ako tradičné nemocničné povrchy ošetrené konvenčnými dezinfekčnými prostriedkami, poznamenáva.
Lasery sú ďalším potenciálnym nástrojom na boj proti baktériám. Mohamed Seleem z Purdue University a jeho kolegovia sa snažia nájsť spôsob, ako rýchlo identifikovať infekčné baktérie vo vzorkách krvi ich vystavením laserovým lúčom rôznych farieb. Pri tomto postupe zistili, že určité baktérie rezistentné na liečivá boli schopné zmeniť svoju farbu zo zlata na bielu v priebehu niekoľkých sekúnd po tom, ako boli krátko vystavené modrému laserovému lúču. Niektoré z týchto „fotobielených“baktérií uhynuli, zatiaľ čo iné boli také slabé, že stratili schopnosť odolávať účinkom konvenčných antibiotík. Ukázalo sa, že modré svetlo útočí na pigmenty vo vonkajšej membráne baktérií. „Funguje to iba na určitom pigmente,“hovorí Selim.„Preto nie sú ovplyvnené žiadne ďalšie bunky.“
Selim a jeho kolegovia sa snažia nájsť spôsoby, ako vyladiť farbu lasera tak, aby bol zameraný na určité rezistentné baktérie. Ak je jeho práca úspešná, zdravotnícki pracovníci môžu používať lasery nie väčšie ako štandardné baterky na bezpečné zničenie škodlivých baktérií na koži pacienta a na dezinfekciu lekárskych kancelárií. Lúč sa môže tiež použiť na ošetrenie kože a odevov samotných zdravotníckych pracovníkov, aby sa zabránilo šíreniu infekcie. Jeho kolegovia sa v súčasnosti pripravujú na uskutočnenie klinických skúšok.
Selim sa tiež domnieva, že toto svetlo sa môže použiť na vážne a nebezpečné rezistentné infekcie krvi. V tomto prípade môže byť pacient spojený so srdcovo-pľúcnymi strojmi a krv môže byť liečená takým lúčom, ktorý prechádza cez stroj. "V zásade beriete pacientovu krv, sterilizujete ju a vraciate ju pacientovi," hovorí.
Spomalte vývoj superbugov
Hoci farmaceutický priemysel z veľkej časti opustil výrobu antibiotík, vedci stále dúfajú, že nájdu nové typy antibiotík. Antibiotická revolúcia sa začala v roku 1928, keď sa Alexander Fleming vrátil z dovolenky do svojho londýnskeho laboratória a objavil podivne vyzerajúcu pleseň, ktorá sa vytvorila v priekope, ktorý nechal pri okne. Odvtedy sa vedci snažia skúmať každý kúsok prírody v nádeji, že nájdu nové zabíjajúce baktérie. Nové látky, ktoré môžu byť smrteľné pre rezistentné baktérie - ale pre človeka neškodné - sú nedávnymi správami, ktoré naznačujú hmyz, riasy, mláďatá mladistvých rýb, bahno bohaté na arzén v Írsku a dokonca aj na marťanskú pôdu. Jedna skupina vedcov z Leiden University v Holandsku sa snaží vytvoriť umelú baktériu v nádeji, žeže na základe toho bude možné získať nové antibiotikum.
Lekári sa okrem toho snažia čo najlepšie využiť existujúce antibiotiká spomalením vzniku nových rezistentných druhov. To si vyžaduje zníženie nadmerného užívania antibiotík, čo dáva superbugom stimul na vývojový vývoj. Takéto kroky sa musia stať medzinárodnými, pretože rezistentné baktérie často cestujú z jednej časti sveta do druhej.
Rozvojové krajiny sú obzvlášť náchylné na bakteriálne hrozby, ktoré potom cestujú do Spojených štátov, hovorí Yuak Banak. Štúdie zistili, že väčšina svetových antibiotík je už distribuovaná voľne predajnými miestnymi lekárňami, čo viedlo k 65% nárastu používania antibiotík medzi rokmi 2000 a 2015. Výsledné rezistentné baktérie ľahko migrujú po celom svete v žalúdkoch miliónov cestujúcich. „Vplyv nadmerného používania antibiotík v týchto krajinách, ako aj životné podmienky v nich a životné prostredie, vedú k celosvetovému šíreniu rezistentných organizmov,“zdôrazňuje.
David H. Freedman