Спасительная жижа
Спасение мира – в лунном молоке
Полина Виноградова, «Русская Планета»
В самой большой на планете карстовой пещере Большая Орешная сибирские ученые нашли неизвестные ранее науке штаммы актинобактерий. Полученные из них соединения со временем могут стать основой для новых антибиотиков. «Русская планета» выяснила, почему и для мировой фармакологии, и для выживания всего человечества принципиально важен поиск новых веществ для лекарств.
«Волшебные пули»
Пенициллин – первое в мире вещество, убивающее бактерии – обнаружил в 1928 году британский биолог Александр Флеминг, удостоенный за это открытие Нобелевской премии. Лишь 10 лет спустя пенициллин удалось получить в чистом виде, и только в 1943 году началось его широкое производство и практическое применение в медицинской практике.
– Пенициллин и другие антибиотики – вещества, избирательно угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов – спасли миллионы жизней уже в годы Второй мировой войны и сразу после ее завершения, – рассказывает корреспонденту РП биолог, кандидат биологических наук Владимир Щетинин. – В те времена казалось, что антибиотики – это «волшебные пули», убивающие инфекционные заболевания, и проблема глобальных эпидемий решена раз и навсегда. Так, например, детскую смертность от бактериальной пневмонии уже к 1950-м годам XX века удалось сократить с 90% до 10%. Однако вскоре выяснилось, что бактерии быстро становятся устойчивыми к воздействию антибиотиков, причем число таких резистентных микроорганизмов растет в геометрической прогрессии по мере расширения применения лекарств.
Генетический аппарат у бактерий устроен иначе, чем у более сложных многоклеточных организмов. Он нестабилен и подвержен постоянным мутациям, позволяющим им выжить практически в любых неблагоприятных средах, к числу которых относятся и те, где присутствуют антибиотики. Вкупе с быстрым размножением это свойство позволило бактериям выживать на Земле уже как минимум 3 млрд лет.
Бактерии в кратчайшие сроки мутируют в невосприимчивые к любым патогенным для них веществам штаммы. Так, первые резистентные к пенициллину бактерии золотистого стафилококка были выявлены поразительно быстро – уже в 1944 году, всего через год после начала широкого применения первого антибиотика. Поэтому любой антибиотик через некоторое время становится неэффективным.
– Сейчас во всем мире говорят о том, что необходимо сократить применение антибиотиков в медицине до минимума, чтобы остановить появление резистентных штаммов бактерий, – продолжает Владимир Щетинин. – Но проблема усугубляется тем, что устойчивые штаммы возникают в результате применения антибиотиков не только в медицине, но также в животноводстве и в сельском хозяйстве. В частности, по примерным оценкам, всего 20% антибиотиков применяют при лечении людей, остальные 80% используются при выращивании домашних животных. Сегодня устойчивость бактерий к антибиотикам признана едва ли не главной угрозой существованию всего человечества. Она серьезнее, чем глобальное изменение климата. Если не будет найден выход, глобальные эпидемии снова унесут миллионы жизней, как это происходило в Средние века.
Игра на опережение
Сегодня необходимо все время искать и создавать новые антибиотики, к которым бактерии еще не успели адаптироваться. В 70-х годах XX века, когда ежегодно описывалось до 300 новых антибиотиков, казалось, что сделать это будет легко. Все новые и новые их виды будут появляться бесконечно.
– Уже к 1980-м годам новых антибиотиков стали создавать в разы меньше, а с 90-х годов новых их классов на фармакологическом рынке больше не появилось. На рынок Европы за последние 10 лет выведено всего четыре новых антибиотика, – подчеркивает Владимир Щетинин. – Хотя на сегодня антибиотиков насчитывается несколько тысяч, и это самая многочисленная группа лекарственных средств, никто не дает гарантии, что очень скоро все опасные для человека бактерии станут мультирезистентными к ним. Тогда обычная пневмония, дизентерия или менингит вновь станут смертельными заболеваниями.
Модифицировать уже известные препараты, меняя их молекулярную структуру, как сейчас поступают многие мировые фармацевтические компании, малоэффективно: бактерии все равно слишком быстро успевают эволюционировать и адаптироваться к ним. Это может быть лишь временным решением проблемы.
Единственный выход – это искать вещества, которые могут стать источником принципиально новых антибиотиков, с которыми еще не сталкивались живущие сейчас бактерии. Самый перспективный путь – это обнаружить виды бактерий, которые смогут вырабатывать неизвестные ранее вещества с антибиотическими свойствами, убивающие другие бактерии, опасные для человека. В этом случае способность микроорганизмов, продуцирующих антибиотики, к быстрым мутациям и размножению, станет играть на стороне ученых, а не против них.
Затерянные миры
В глобальной конкуренции выиграет тот, кто первым сможет обнаружить ранее неизвестные штаммы бактерий – возможные источники радикально новых антибиотиков. Пещеры российские ученые начали изучать одними из первых. Живые организмы, обитающие в них, в том числе бактерии, чаще всего уникальны – они тысячелетиями развивались в изоляции, без воздействия солнечного света, при стабильной влажности, в особом микроклимате. В пещерах Сибири бактерии эволюционировали и при практически постоянной низкой температуре – 2–4 Со. Все сибирские пещеры вызывают особый интерес ученых из Красноярска, Иркутска, Новосибирска, из столичных институтов РАН. Но самые перспективные из них – наиболее древние, длинные и разветвленные. Это и самая длинная пещера в России Ботовская, и пещеры Тажеранской степи, образовавшиеся 30 млн лет назад, когда озеро Байкал еще только зарождалось. И, конечно, самая крупная карстовая пещера в мире – Большая Орешная.
– Большая Орешная пещера расположена неподалеку от Красноярска, в Манском массиве Восточных Саян, – рассказывает корреспонденту РП красноярский спелеолог Павел Броднев. – Ее глубина достигает 195 м, а общая длина открытых ходов составляет свыше 50 км. Она начала формироваться 20–25 млн лет назад. А спелеологи систематически исследуют ее уже более полувека, и каждый раз обнаруживают все новые и новые ходы.
Спасительная жижа
Новые открытия Большая Орешная преподнесла и ученым из Научно-исследовательского института биологии Иркутского государственного университета, спустившимся под землю в поисках неизвестных ранее бактерий. 10 новых штаммов актинобактерий, способных репродуцировать антибиотики, они обнаружили в водах пещерного озера и субстанции, которая называется лунное молоко.
– Лунное молоко – это белая желеобразная масса, которая скапливается на стенках и полу пещер, – объясняет Павел Броднев. – До сих пор достоверно неизвестно, из-за чего она возникает. По одной из теорий, это продукт многовековой жизнедеятельности различных микроорганизмов. А спелеологам давно известно, что рана заживет быстрее, если смазать ее лунным молоком.
Найденные в этой субстанции неизвестные ранее штаммы актинобактерий выделяют биологически активные вещества, подавляющие размножение других бактерий. По словам кандидата биологических наук Дениса Аксенова-Грибанова, один активный штамм, получивший название в честь лунного молока, в котором был найден, продуцирует более 120 соединений, 100 из которых являются новыми для ученых. Штамм «лунное молоко» уже оказался активен против устойчивой к антибиотикам кишечной палочки и патогенных грибов – возбудителей молочницы. Какими еще свойствами он обладает, какие антибиотики, инсектициды, фунгициды и гербициды из него можно получить, ученым еще предстоит установить.
Результаты предварительного исследования штаммов бактерий из пещеры Большая Орешная, проведенного иркутянами совместно с коллегами из Германии, опубликованы в научном журнале PLOS ONE (Axenov-Gibanov et al., Actinobacteria Isolated from an Underground Lake and Moonmilk Speleothem from the Biggest Conglomeratic Karstic Cave in Siberia as Sources of Novel Biologically Active Compounds – ВМ). Велика вероятность, что найденные актинобактерии со временем станут основой для принципиально нового продукта на фармакологическом рынке и помогут спасти миллионы человеческих жизней.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.04.2016