Виротерапия

От автора цикла Бактериолитическая иммунотерапия

Виротерапия

Часть 1. Бактериофаги

В настоящее время то в одной то в другой новостной ленте мелькают сообщения о появлении супербактерий, на которых не действуют антибиотики. Количество смертей от таких бактерии уже перевалило за несколько десятков тысяч. Причина появления бактерий, на которых не действуют антибиотики до банальности проста. Количество бактерий неисчислимо огромно. И среди миллиардов бактерий всегда найдется парочка «уродцев», которые не имеют тех «дверок», через которые входят антибиотики. В обычной жизни это не дает никаких преимуществ перед другими собратьями. Но как только вся популяция попадает под действие антибиотиков и погибает, эти «уродцы» тут же получают огромное эволюционное преимущество. И тут же начинают плодиться и размножаться. Тем более, на первом этапе нет пищевой конкуренции.

 Чаще всего супербактерии появляются в медицинских учреждениях. Так как там идет постоянное использование антибиотиков и одни пациенты сменяются другими. В таких условиях один раз появившаяся супербактерия постоянно заражает новых пациентов и продолжает циркулировать бесконечно. Медики называют такие инфекции внутрибольничными. Кстати, именно с распространением внутрибольничных инфекций связывают сокращение пребывания в стационарах. И предпочтительность лечения дома для не очень тяжелых больных, которым не требуется постоянная квалифицированная помощь. Так как в домашних условиях возможность передачи инфекции здоровым родственникам намного меньше, чем больным с ослабленным иммунитетом в больничных палатах.

 Что же предлагают ученые для борьбы с супербактериями? Ну, конечно же, самый простой (на самом деле самый сложный) традиционный вариант - поиск новых антибиотиков. Ищут пожарные ученые, ищет милиция вся мировая наука. Ищут среди растений, грибов, бактерий и насекомых. Ищут везде. Химики синтезируют новые и новые соединения. Но как только находится новый антибиотик, так тут же появляются бактерии, которые на него перестают реагировать.

 То, что в конце концов бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам, знали уже во времена создания пенициллина. Флеминг понимал, что эволюция неизбежна и что бактерии будут развиваться, и чем больше мы будем использовать пенициллин, тем быстрее это произойдёт. Он боялся, что неразумное использование ускорит этот процесс. Как же он был прав.... Первые бактерии стафилококка, устойчивые к пенициллину, появились в 1940 году ещё до того, как препарат запустили в массовое производство. В 1945 году Флеминг сказал: «Неосмотрительный человек, играющий с лечением пенициллином, морально ответственен за смерть человека, погибшего от инфекции, устойчивой к пенициллину. Надеюсь, этой беды можно избежать». Сегодня устойчивость бактерий к антибиотикам, о которой предупреждал Флеминг, — это одна из главных проблем в медицине и в мире. С изобретением пенициллина человечество вступило в гонку: мы пытаемся обогнать эволюцию, открывая всё новые антибиотики, пока бактерии приспосабливаются к старым. Антибиотик тетрациклин появился в 1950 году, первые бактерии с устойчивостью к нему — в 1959-м. Метициллин в 1960 году, устойчивые к нему бактерии — в 1962-м. Ванкомицин — в 1972 году, а устойчивые бактерии — в 1988-м. Даптомицин появился в 2003-м, первые признаки устойчивости к нему — уже в 2004-м и так далее.

 То есть путь поиска и создания новых антибиотиков - это тупиковый путь. Остается возвращаться к истокам. Вернее к природе. К бактериофагам. Бактериофаги - это вирусы, убивающие не людей и животных, а бактерий. Они так же проникают в бактерию, как человеческие вирусы в наши клетки, и заставляют бактерии производить себе подобных вирусов. В результате бактерия погибает. Когда все бактерии погибнут, бактериофаги не могут перейти на другие виды бактерий и самоликвидируются по прошествии определенного времени. Они принципиально не хотят размножаться в наших клетках.

 Ученые считают, что на каждую изученную и не изученную бактерию есть свой бактериофаг. Значит все известные бактериальные инфекции можно вылечить. Это уже обнадеживает. Если бы не одно НО. Бактериофаг должен точно подбираться к каждой бактерии.

 Традиционно историю открытия бактериофагов относят к 1896 г., когда британский химик Эрнест Ханкин, изучая антибактериальное действие вод индийских рек Ганга и Джумны, впервые описал агент, легко проходящий через непроницаемые для бактерий мембранные фильтры и вызывающий лизис (растворение) микробов. Хотя также известно, что российский микробиолог Николай Фёдорович Гамалея независимо от Ханкина ещё в 1897 году впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента. Ханкин обратил внимание, что вода Ганга, несмотря на ужасающую антисанитарию местного населения, содержит очень мало болезнетворных микробов. Он сообщил, что воды рек Ганг и Джамна в Индии обладают значительной антибактериальной активностью, которая сохраняется после прохождения через фарфоровые фильтры с порами очень малого размера, но устраняется при кипячении. Ханкин предположил, что некая субстанция в этой воде ответственна за предупреждение распространения эпидемий холеры, которые могут быть вызваны употреблением воды из этих рек. То есть несмотря на то, что в этой воде моются больные холерой, туда же стекают все стоки, эпидемии не происходит. Или она имеет довольно ограниченный характер.

 Когда я в 1980 году бывал в Кабуле, через который протекает река Кабул, видел, что в ней и бельё полощут, и моются, и воду для питья берут и фрукты моют. Туда же все стоки стекают. Вода бежит бурого цвета. И, как ни странно, тоже не болеют. Вернее болеют, но не в той мере, как должны бы, учитывая полную антисанитарию. Так вот дело в тех самых бактериофагах. Они просто напросто уничтожают патогенную микрофлору в воде. Не всю, конечно, но большую её часть.

 Но ни Ханкин, не Гамалея не нашли ту самую субстанцию, которая убивала бактерии. Не было тогда таких возможностей. Это сделал значительно позже в 1915 году британский бактериолог Фредерик Творт (Frederick William Twort, 1877–1950). Он обнаружил вирусы, которые уничтожали бактерий. А в сентябре 1917 года учёный из Института Пастера (Institut Pasteur) Феликс Д'Эрель (Felix Hubert d'Herelle, 1873–1949) представил Французской академии наук доклад, в котором сообщил о том, что обнаружил «невидимого микроба», поражающего дизентерийную палочку. Учёный назвал своё детище «бактериофагом», то есть «поедателем бактерий». Вскоре после этого Д'Эрель описал случай успешного лечения дизентерии с помощью своего «поедателя». Микробиология тогда была в моде и переживала свой «золотой век», идея терапевтического применения бактериофагов была очевидна.

 Изучением бактериофагов одновременно с исследователями из Института Пастера занимался и грузинский микробиолог Георгий Элиава. Георгий Элиава родился в Сачхере в Грузии. С 1909 по 1912 год он изучал медицину, в Новороссийском университете, затем до 1914 года продолжал учёбу в Женеве, закончил высшее образование в Московском университете в 1916 году. В том же году он стал начальником бактериологической лаборатории в Трабзоне, в 1917 году возглавлял бактериологическую лабораторию в Тбилиси. В 1918—1921 годах и, вторично, в 1926—1927 годах работал в Институте Пастера в Париже, где познакомился с Феликсом Д'Эреллем, одним из первооткрывателей бактериофагов — вирусов, которые инфицируют бактерии. Элиава оценил огромный потенциал бактериофагов для лечения микробных заболеваний и перенёс свои исследования в Тбилиси. С 1922 года сотрудничал на кафедре гигиены Тбилисского университета. В 1923 году Элиава основал бактериологический институт в Тбилиси на базе лаборатории которую он возглавлял с 1921 года, с целью исследования бактериофаговой терапии. Через некоторое время к нему присоединился и сам Феликс Д'Эрелль. С 1927 года Элиава заведовал кафедрой гигиены на медицинском факультете в Тбилиси, а с 1929 года — кафедрой микробиологии. В 1934 году Элиава создал в Тбилиси Центр по изучению чумы. Так как институт, созданный Элиава, занимался исследованиями бактериофагов с целью их терапевтического применения и стал мировым лидером в этой области. Не так много было в те годы в СССР направлений, в которых мы были лидерами...

 В 1938 году Институт Бактериофагов, созданный Георгием Элиава, был объединён с Институтом Микробиологии и Эпидемиологии. Объединённый институт находился под управлением Наркома здравоохранения Грузии до 1951 года, когда он был передан системе Институтов Вакцин и Сывороток министерства здравоохранения СССР.

 За рубежом тоже пробовали использовать бактериофаги. В В 1940-е годы фармацевтическая компания Eli Lilly занималась коммерциализацией фаговой терапии в США, однако бизнесмены и врачи потеряли к ней интерес после распространения антибиотиков.

 Но если за рубежом эти исследования практически прекратились, то в СССР они продолжались. В СССР науку финансировали без оглядки на немедленную прибыль, поэтому здесь фаговой терапии повезло больше: исследования в Институте бактериофагии, микробиологии и вирусологии им. Элиавы АН Грузии и в других центрах продолжались, а в 1940-е годы фаговая терапия широко применялась, в частности, в Красной Армии. Публикации об успехах фаговой терапии выходили на русском и грузинском языках и были недоступны для научного мира за «железным занавесом». Если что-то и становилось доступно, то оставалось без внимания, так как репутация советской биологии была сильно подмочена во времена официального непризнания генетики и клеточной теории – фундаментальных общебиологических учений. Однако и в СССР антибиотики вытесняли фагов. Сейчас фаговую терапию предлагает Центр фаговой терапии на базе Института им. Элавы в Грузии, в России, и немного в Польше. Но постепенно количество разных бактериофагов увеличивается. Как и увеличивается количество статей в нашей и зарубежной прессе о бактериофагах. Но если на Западе бактериофаги выдают за последнее слово в науке (ну тупые....) то в нашей стране как продолжение работ Элиавы.

 В настоящее время в России и странах СНГ препараты бактериофагов продолжают использовать наряду с антибиотиками для лечения и профилактики острых кишечных инфекций, гнойносептических и других заболеваний. Современные лечебно -профилактические бактериофаги представляют собой комплекс поликлональных высоковирулентных бактериальных вирусов, специально подобранных против наиболее часто встречающихся групп возбудителей бактериальных инфекций Их выпускают в жидком виде, в таблетках, суппозиториях, мазях и других формах. Разрабатываются и готовятся к выпуску новые фаговые препараты, например, против серраций, энтеробактерий, а также другие лекарственные формы уже зарегистрированных средств.

 За рубежом сейчас, можно сказать, происходит второе пришествие бактериофагов. Ведутся научные исследования. Первые бактериофаги допущены к применению. Но здесь они пока в роли догоняющих. Пока...

 Достоинств у бактериофагов как потенциальных лекарств множество. Прежде всего — это их несметное количество. Как уже говорилось, для каждой бактерии есть свой бактериофаг. Во‑вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид бактерий, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека. В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. Даже небольшое количество бактериофагов через какое-то время превысит количество бактерий. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.

 К сожалению, недостатков у медицинских бактериофагов тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства — высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала. Поэтому для нынешних фаговых препаратов нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же стрептококком, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными. Поэтому при лечении бактериофагами нужно сначала разобраться, каким видом, а иногда каким штаммом вызвана болезнь. Это антибиотики бывают широкого спектра действия. Уничтожают всё и вся вокруг как ядерный взрыв. А бактериофаги как снайперы, которым дали команду отстрелять только офицеров, например. И они работают строго избирательно.

 В любом случае за бактериофагами будущее медицины. Хотим мы этого или не хотим, придется медицине переходить на индивидуальный подход к каждому. То есть не выписывать всем подряд одни и те же таблетки, а делать анализы, разбираться какими бактериями или вирусами вызвана болезнь, и лишь тогда адресно назначать нужный препарат.

Автор - Рашит,

Виротерапия

Часть 2. Вирус Кори

Теперь пора поговорить о вирусах, которые могут лечить более серьезные заболевания. Например рак.

 Виротерапию нельзя назвать новым методом, потому что первая посвященная ему научная публикация появилась еще в 1904 году. В ней было описано использование так называемого «фиксированного» (ослабленного) штамма вируса бешенства для лечения онкобольных. Но широкого распространения метод не получил как из-за непредсказуемости результатов, так и весьма значительной реактогенности тогдашней вакцины против бешенства. После этого было проведено много исследований, посвященных использованию различных вирусов для лечения онкологии. Одним из таких вирусов является вирус кори.

 В 1971 году, когда по всей Европе начинались массовые кампании вакцинации детей против кори, британские врачи описали в журнале Lancet удивительный случай: мальчик в Уганде, страдавший одной из крайне агрессивных форм рака лимфатической системы - так называемой лимфомой Бёркитта, - заболел корью, после чего огромная опухоль на его лице стала быстро уменьшаться и вскоре полностью исчезла. Случаи внезапного излечения раковых больных, случайно подхвативших ту или иную вирусную инфекцию, регистрировались и позднее. Этот феномен навел ученых на мысль попытаться использовать вирусы - прежде всего, вирус кори - для целенаправленной терапии злокачественных опухолей. Данное направление онкологии, получившее название «виротерапия», долгое время считалось в принципе перспективным, но весьма далеким даже от испытаний на людях, не говоря уже о реальной клинической практике. Тем более что тот же вирус кори отнюдь не безопасен: из года в год он уносит около 150 тысяч жизней. Однако новейшие достижения в сфере генной инженерии позволили теперь модифицировать вирус так, чтобы он атаковал исключительно раковые клетки, не нанося ущерба здоровым тканям, а это открывает путь и к первым испытаниям на пациентах.

 За последние годы сразу несколько групп немецких исследователей смогли разработать свои разновидности этих так называемых онколитических вирусов. Руководитель одной из групп - Гай Унгерехтс (Guy Ungerechts) из Национального онкологического центра в Гейдельберге - говорит: «Прежде всего, мы модифицировали вирус на уровне молекулярного механизма его проникновения в клетку-мишень. Мы разместили на оболочке вирусной частицы антитела, которые обеспечивают сцепление со строго определенными белковыми структурами на поверхности клеток. Это позволяет нам добиться очень высокой избирательности действия вируса, заставить его поражать только клетки, мембраны которых имеют соответствующие специфические антигены. В результате наш вирус опухолевые клетки инфицирует, а здоровые - нет».

Наибольший интерес ученых вызывают антигены, присутствующие на мембранах так называемых опухолевых стволовых клеток - той особой разновидности раковых клеток, которая, по мнению ряда видных онкологов, ответственна за метастазирование опухоли и при этом почти не поддается ни химиотерапии, ни облучению. Теперь группа исследователей из Института имени Пауля Эрлиха в Лангене во главе с профессором Кристианом Бухгольцем (Christian Buchholz) модифицировала свой вирус кори так, чтобы он атаковал клетки с мембранным антигеном CD133 - этот гликопротеин присутствует на оболочке опухолевых стволовых клеток. В остальном вирус ведет себя как свойственно любому вирусу: инфицировав раковую клетку, он начинает размножаться, клетка-хозяин вскоре погибает, а новые вирусные частицы инфицируют соседние клетки опухоли. «Мы тут имеем дело с уникальным механизмом усиления терапевтического действия, своего рода эффектом домино», - поясняет профессор Бухгольц.
Еще одна группа, работающая с онколитическим вирусом кори - это специалисты университетской клиники Тюбингена во главе с профессором Ульрихом Лауэром (Ulrich Lauer). «Чтобы повысить эффективность вируса в борьбе с опухолевыми клетками, мы его дополнительно вооружили», - говорит исследователь. Профессор Лауэр и его коллеги ввели в геном вируса особый ген, который, оказавшись внутри инфицированной клетки, запускает в ней механизм апоптоза, то есть заставляет ее покончить жизнь самоубийством. Таким образом тюбингенские ученые дополнительно усилили онколитическое воздействие вируса.

Первые клинические исследования

Все три группы ученых испытывали свои модифицированные вирусы кори на мышах. При этом исследовалась эффективность вируса в борьбе с такими формами злокачественных новообразований как глиома головного мозга, рак печени и рак толстой кишки. В большинстве случаев виротерапия позволила значительно затормозить рост опухоли, а иногда даже полностью остановить его. Теперь, исследователи готовятся провести первые в Европе клинические испытания модифицированного вируса кори на людях. Профессор Лауэр намерен проверить его эффективность на пациентах, страдающих раком печени, тем более что в Тюбингене с апреля 2012 года проводятся сходные испытания онколитического вируса оспы. А Гай Унгерехтс в Гейдельберге планирует испытать свой вирус кори на очень небольшой - менее 20 человек - группе добровольцев, чтобы убедиться в его безопасности. Исследователь в ней, впрочем, не сомневается, и у него есть на то основания: «Наше исследование будет не первым использованием вируса кори в терапии рака у человека. В США, в знаменитой клинике Майо в Рочестере, штат Миннесота, было выполнено уже четыре подобных исследования. Все они завершены, в них приняло участие уж никак не меньше 50 пациентов, и никаких проблем в плане безопасности там не возникло».

Вакцинный штамм вируса обезопасит пациентов

И все же вопрос безопасности - отнюдь не праздный. Особенно если иметь в виду, что, скажем, мембранный рецептор CD133 характерен не только для раковых, но и, например, кроветворных стволовых клеток. Чтобы свести до минимума риск нежелательных последствий, ученые используют в своих экспериментах не тот вирус кори, который циркулирует в природе, а вакцинный, ослабленный штамм, которым повсеместно прививают детей. Вакцинный вирус, как правило, не может причинить вред здоровым клеткам, поскольку те вполне успешно обороняются интерферонами. Раковые же клетки не способны вырабатывать эти защитные белки, а потому легко инфицируются даже вакцинной формой вируса. «Данные, которыми мы сегодня располагаем, говорят о том, что наши модифицированные вирусы ничуть не опаснее, чем применяемая уже десятилетиями прививка против кори», - говорит профессор Бухгольц.

Впрочем, до применения новой терапии в клинической практике еще далеко. По оценке Гая Унгерехтса, прежде чем вирус кори поможет пациентам справиться с раком, пройдет примерно пять-шесть лет.

Беспрецедентный случай произошел в одной из больниц американского города Рочестер, штат Миннесота. Врачам удалось излечить от рака 50-летнюю Стейси Эрхолц, вколов ей огромную дозу специально модифицированного вируса кори. Ее хватило бы на прививки для 10 миллионов человек, сообщает Washington Post.

Жительница Миннесоты страдала от острой миеломы (то есть лейкоза, который локализуется преимущественно в костном мозге). Женщине не помогали ни традиционные методы лечения, ни целых две пересадки стволовых клеток. Метастазы распространились по всему ее телу. На голове у Стейси Эрхолц образовалась опухоль, которая давила ей на мозг. Отчаявшись, врачи из клиники Майо предложили пациентке радикальный метод лечения. С согласия больной, врачи вкололи ей звериную дозу вируса кори. Через несколько минут после инъекции у Стейси Эрхолц сильно заболела голова. Через два часа у нее поднялась температура до 40,5 градусов, пациентку начало знобить и тошнить. Впрочем, вскоре после этого кризис пошел на спад. По словам Эрхолц, спустя три дня она заметила, как опухоль у нее на голове уменьшилась. Через несколько недель она полностью исчезла, а вслед за ней и все остальные. Женщина, которая еще недавно была признана безнадежно больной, полностью излечилась.

 Впрочем, вирус кори не оказался универсальным средством от рака. Испытания данной вакцины проводились на двух людях и во втором случае оказались гораздо менее успешными. Медики говорят, что необходимо провести дополнительные исследования.

 Согласно данным, опубликованным в предварительной on-line версии журнала Neuro-Oncology в статье «Treatment of medulloblastoma with a modified measles virus», использование модифицированного вируса кори является новым перспективным методом лечения медуллобластомы – злокачественной опухоли мозга, развивающейся в детском возрасте.

Медуллобластома – наиболее распространенное педиатрическое злокачественное заболевание центральной нервной системы, составляющее около 20% всех опухолей мозга детского возраста. Медуллобластома локализуется в мозжечке – регионе мозга, обеспечивающем чувство равновесия и другие сложные двигательные функции. Современные методы лечения этого заболевания почти в 70% случаев обеспечивают пациентам 5-летнюю выживаемость, однако они в обязательном порядке включают хирургическое вмешательство, химио- и радиотерапию.

Используемые для производства вакцин непатогенные штаммы вируса кори уже применялись для уничтожения злокачественных клеток ряда опухолей, в том числе одного из типов рака мозга взрослых. Для своего исследования ученые Государственной детской больницы в Колумбусе (штат Огайо), работающие под руководством доктора Кори Раффеля (Corey Raffel), выбрали особый штамм вируса, получивший название штамм Эдмонстона. Этот штамм проникает внутрь клеток-мишеней посредством взаимодействия с рецептором клеточной поверхности CD46, высокая степень экспрессии которого характерна для многих типов опухолей.

Проведенный авторами анализ поверхности клеток пяти линий медуллобластомы и 13 биопсийных образцов во всех случаях выявил высокий уровень экспрессии рецептора CD46. Согласно основанным на полученных результатах ожиданиям авторов, обработка тех же пяти клеточных линий медуллобластомы модифицированным вирусом кори в течение 72 часов приводила к гибели значительного количества клеток всех линий.

Исследователи также протестировали эффективность модифицированного вируса кори для лечения мышей с имплантированной человеческой медуллобластомой. В течение 10-дневного курса терапии 11 животным через день вводили дозу терапевтического вируса. Такое лечение значительно увеличивало продолжительность жизни животных по сравнению с мышами группы контроля, которым вводили инактивированный вирус.

По словам доктора Раффеля, полученные результаты свидетельствуют о том, что модифицированный вирус кори обладает терапевтическим потенциалом в отношении лечения медуллобластомы. Он предполагает, что вирус можно будет вводить в ложе опухоли после ее хирургического удаления для уничтожения микроскопических остаточных раковых клеток. Такой подход позволит смягчить традиционные жесткие режимы послеоперационной химио- и радиотерапии.

Раффель также отмечает, что сотрудники его лаборатории получили предварительные результаты, указывающие на эффективность модифицированного вируса кори в лечении мышиной модели диссеминированной (метастазировавшей в спинномозговую жидкость и субарахноидальное пространство головного мозга) медуллобластомы. Традиционные методы лечения в таких случаях практически бессильны.

 В ближайшее время исследователи планируют заняться разработкой оптимальной дозировки и схемы введения вирусного препарата. Они также заинтересованы в тестировании различных модификаций вируса, потенциально способных повысить эффективность лечения медуллобластомы.
 Исследователи из Клиники Мэйо вводили вакцинный штамм вируса MV-CEA мышам с раком простаты в той стадии, когда опухоль проросла в соседние ткани или дала метастазы в другие органы. Полное удаление опухоли хирургическими или другими методами в таких случаях невозможно.
Оказалось, что у мышей, которым ввели вирус, средняя продолжительность жизни увеличилась вдвое по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечения. У пятой части мышей из экспериментальной группы наступило полное излечение от опухоли и метастазов.

 Таким образом виротерапия, перспективна для борьбы с некоторыми видами рака. О том, что метод достаточно безопасен, свидетельствует опыт миллионов людей, привитых от кори использованным штаммом вируса. Еще одно достоинство виротерапии рака заключается в том, что она полностью совместима с остальными видами лечения этого заболевания. В ближайшее время исследователи планируют перейти к испытаниям метода на людях.

Автор - Рашит,