Стійкі до антибіотиків бактерії спричинили смерть1 1,14 мільйона людей у всьому світі в 2021 році. В Україні в той самий рік через це померли2 понад 7 тисяч людей. Проте велика війна погіршила3 ситуацію в рази — через неконтрольоване призначення препаратів серед військових, бойові поранення та перевантаженість лікарень.
Тому українці дедалі частіше стикаються з бактеріями, які не реагують на звичні схеми лікування, а деякі випадки привернули увагу лікарів і науковців далеко за межами країни. Чому війна прискорила поширення антибіотикорезистентності, як сучасні генетичні технології можуть допомогти в боротьбі з нею та що потрібно змінити в українській системі охорони здоров’я, аби не програти цю битву? Про це ми розпитали в Романа Гулковського, наукового співробітника Інституту молекулярної біології та генетики, співорганізатора конференції «Антимікробна резистентність: молекулярно-генетичні підходи для діагностики та контролю».
Як війна поглибила проблему антибіотикорезистентності
У 2023 році українські військові, заражені4 , потрапили5 до закордонних лікарень, коли поїхали туди на лікування. Ця бактерія дуже стійка, з нею важко боротися, і запускати пацієнта з такою інфекцією в стаціонар, хірургію чи реанімацію означає ризикувати всім закладом охорони здоровʼя.
Для іноземних лікарів це рідкість. У випадках, коли жоден антибіотик чи інший підхід не дає бажаного результату, за кордоном пацієнта переважно ізолюють і призначають підтримувальну терапію: якщо імунна система впорається — добре, якщо ні — людина помирає. Це не завжди завершується швидко — сепсисом, ампутацією і смертю, — а може тривати місяцями чи й роками.
Потім почала поширюватися клебсієла пневмонії (K. pneumoniae), переважно тому, що військових на реабілітацію в закордонні лікарні приїжджає одразу дуже багато. Спершу ніхто із закордонних колег не міг у це повірити, а пізніше вони почали6 писати наукові публікації7 про «наших»8 клебсієл.
Шокує не сама бактерія, а рівень поширеності саме цього виду серед пацієнтів з випадками полірезистентних інфекцій. Клебсієла давно є однією з найнебезпечніших бактерій. Шокує і частота поширеності полірезистентних та панрезистентних (стійких до всіх відомих класів антибіотиків) штамів.
Ми привезли в Україну панель для секвенування наступного покоління, створену в США, основна мішень якої — золотистий стафілокок (але вона дозволяє вивчати й цікаві нам бактерії — клебсієлу, синьогнійну паличку тощо). За кордоном золотистого стафілококу досі бояться, як чуми, бо він стійкий і від нього важко позбутися. Якщо він потрапляє в хірургію, легше її спалити напалмом або побудувати нову. А клебсієла у тисячу разів «зліша». За кордоном її мало, а у нас вона — всюди. Це поширена бактерія, що трапляється в ґрунті, воді, на поверхні рослин та в стічних водах, але може міститися в невеликих кількостях, наприклад, у кишківнику. Тоді вона є загрозою для деяких онко- та інших імунокомпрометованих пацієнтів, оскільки в них ослаблена імунна система. Те саме — з немовлятами, особливо якщо під час пологів виникли проблеми. У них знижений імунітет, і вони легка мішень для такого зла.
Бактерії — перші генні інженери
На війні використовується дуже багато антибіотиків через велику кількість поранених: до ран потрапляє земля, і це прекрасне середовище для життя таких бактерій. Тому в нас ця проблема надзвичайно актуальна.
Клебсієла в Україні траплялася й раніше, але її поширеність у закладах охорони здоровʼя не була настільки високою, і люди так часто з нею не стикалися. Щоб нею заразитися, треба було, умовно, порізатися косою, до того ж ввігнати її в заражену землю. А сьогодні в умовах бойових дій до рани потрапляє земля, а потім пацієнтів доставляють до лікарні, де бактерія закріплюється.
Неможливо облити все антисептиком і позбутися такої бактерії — є ті, що виживуть і адаптуються до нього, і це найсильніші. Вони вже до нього адаптувалися.
Коли бактерія рідко трапляється, у вас багато часу на реакцію. А коли майже кожна лікарня має справу з пораненими людьми, це дуже складно, і потрібні нестандартні рішення. Тут — як із дронами: Україна має придумати щось своє.
Як працюють молекулярно-генетичні методи
Я бачу, що завдяки швидкості молекулярно-генетичні методи діагностики можуть допомогти рятувати життя. Але їх треба узгодити з класичними бактеріологічними методами, такими як посів на чашку Петрі, бактеріограма, антибіотикограма (коли бактерії буквально «протруюють» антибіотиком), сучасними автоматизованими баканалізаторами.
До великої війни більшість лабораторій виконувала бакпосів та антибіотикограму протягом 5–7 днів. За ці 7 днів зазвичай стається дуже багато, і в більшості випадків це вже запізно. Сьогодні багато лабораторій оснащені сучасними автоматизованими баканалізаторами, і час очікування скоротився до 2–3 днів. Це значний прогрес. І модернізація бактеріологічних лабораторій триває.
Проте молекулярно-генетичні методи можуть впоратися за пʼять годин. До того ж у нас є багато навченого персоналу і обладнання для ПЛР-лабораторій завдяки ковіду. Тобто вже є мережа й набори.
Молекулярно-генетичних методів два. Перший — повногеномне секвенування. Він потужний, але процес аналізу доволі складний. Наразі ми маємо мережу з шести таких лабораторій: в Центрі громадського здоровʼя та пʼяти обласних центрах контролю та профілактики хвороб (Київському, Вінницькому, Дніпропетровському, Одеському, Тернопільському). Самих досліджень поки виконано небагато. Відповідне обладнання також є в інших закладах МОЗ і загалом у системі охорони здоровʼя. Існують і приватні лабораторії, які можуть виконувати такі дослідження. Його ймовірна вартість для пацієнта — 5–15 тисяч гривень. Швидкість виконання залежить від багатьох факторів. Але повногеномне секвенування і звіт з результатами на доступному в Україні обладнанні реально отримати за 30–48 годин.
Другий метод — ПЛР. Тут усе простіше. Матеріалом може бути будь-що: гній чи мазок із рани, дренаж. З нього можна виділити ДНК бактерії. Є безліч комерційних наборів із простою інструкцією. Через 1,5 години, а може, навіть 30 хвилин (залежно від виробника) ми отримуємо в пробірці розчин ДНК усіх бактерій, які там живуть. Цю розчинену ДНК ми можемо далі аналізувати.
Виробник підбирає специфічні тест-системи під гени. Тобто ми визначаємо конкретний ген за його послідовністю — буквами . Той, хто створює тест-систему, має знайти унікальну для бактерії послідовність, яка є тільки в цього виду, а іноді — тільки в цього штаму. Якщо ми підберемо потрібну тест-систему, то чітко можемо визначати вид або штам.
Бактерії діляться на . Для них зовсім різні стратегії лікування. В українському протоколі написано: «Грам-позитивна бактерія лікується цими пʼятьма антибіотиками — вибирай». А щоб вибрати найбільш ефективний, потрібно подивитися антибіотикограму. Обраний антибіотик залежить від виду або хоча б від поділу на грам-позитивні та грам-негативні бактерії. Це будуть дуже різні підходи, дуже різні антибіотики, враховуючи біологічну природу бактерії.
Чому хвороби дедалі важче лікувати антибіотиками
Чому потрібно змінювати протоколи лікування
В Україні треба додати нову стратегію лікування антибіотиками і, як мінімум, постійно контролювати, який антибіотик буде діяти, а який — ні, а також до чого бактерії стали стійкими. Це постійна боротьба за життя людини: до чого бактерія стійка, який антибіотик подіє, а який — ні.
У Європі мають справу з одним-двома резистентними штамами бактерій на рік. Коли ми зробили своє , то побачили6, що в нас — 10 штамів. І всі вони дуже різні. Кожен штам чимось характеризується: для якогось властиві одні гени резистентності, для іншого — інші.
Філогенетичні дерева визначають подібні й відмінні ділянки в генах. Уявімо, що є пʼять лікарень в Києві, де люди помирають від клебсієли. Ми хочемо зрозуміти, чи ці клебсієли однакові. Якщо вони всі одного штаму, то для них діятиме одна схема лікування.
ПЛР досі немає в протоколах. Його роблять ентузіасти, і держава такі тести не оплачує. Якщо заклад хоче це зробити, він знаходить додаткове фінансування або пацієнт купує його сам — і це якщо пацієнт знає, тобто якщо лікар йому порадить. Тож тут багато «якщо», багато «але».
У протокол потрібно внести ПЛР поряд із бактеріограмою як метод, який можна використовувати для процедур ідентифікації стійкості бактерій, аби за це була компенсація від НСЗУ. Тоді закладам МОЗ буде простіше витрачати на це кошти. У такому разі ПЛР можна призначати пацієнту й не думати про те, де взяти на це гроші. Якщо пацієнту сказати: «Іди й купи», він може відповісти: «А у нас же безкоштовна медицина».
Іноді люди не розуміють, що від цього залежить їхнє життя. Тож пацієнти теж повинні знати про ці речі: що, коли вони чують «Клебсієла», можна, хоч і за 20–30 тисяч гривень, зробити повний геном бактерії, яка вбиває твою маму, дитину чи тебе, і визначити лікування.
Справді, буває, що її просто немає чим вбити. Але принаймні ми зробили б усе, що могли. І частина людей може дивом знайти дієвий засіб. Наприклад, одному немовляті так призначили лікування антимікробним засобом триметопримом, який взагалі не належить до засобів першої чи другої лінії проти грам-негативних бактерій. Як правило, його застосовують для боротьби з грам-позитивними бактеріями. Тільки 15% клебсієл, з якими ми маємо справу, не мають до нього гена резистентності. Зазвичай клебсієла до нього стійка. Якщо відсоток чутливих бактерій невеликий, то він не потрапляє до протоколів лікування. Це також треба змінювати. Тому що в протоколі є рекомендовані антибіотики для грам-позитивних і грам-негативних бактерій, а вони можуть діяти й інакше, як у цьому випадку.
Треба додавати більше антибіотиків, давати більше свободи, впроваджувати нові методи й оплачувати це, вчити лікарів, як усім цим користуватися. Зараз це роблять насамперед на донорські гроші. Світовий банк купив чотири системи секвенування наступного покоління, які дозволяють проводити повногеномний аналіз бактерій, а фонд iCap — дві інші системи. ВООЗ провела тренінги з використання цього обладнання для повногеномного секвенування бактерій і придбала реагенти. В Україні таких систем досить багато — близько 40–50. У структурі закладів МОЗ — близько 15.
В інституті молекулярної біології та генетики в мене є таке саме обладнання, і ми робили його пілотне застосування, а потім навчали інших.
Водночас потрібне додаткове фінансування. Насамперед — на реагенти. Адже дуже часто прилад є, але немає нічого, крім нього. Дуже ефективне і дороге обладнання просто стоїть, тому що немає коштів на витратні матеріали.
За допомогою цього обладнання ми можемо робити секвенування повного геному бактерії, прочитати її ДНК від початку до кінця. Так ми знаємо про неї все й бачимо кожен ген резистентності. Є ще гени вірулентності, які дозволяють їй проникати в кров і адаптуватися до заліза, використовувати ці засоби собі на користь. Це ціла система, яка працює, щоб бактерія виживала в складних умовах. Клебсієла виживає в крові завдяки трьом трюкам. По-перше, краде залізо. Кров тримає залізо «замкненим» у білках. Щоб не голодувати, K. pneumoniae кидає у кров молекули-«магніти», які відбирають у наших клітин залізо, попри всі захисти. По-друге, вона ховається. Поверхня бактерії вкрита товстою слизовою капсулою — клітини імунітету не можуть її впізнати і «схопити». По-третє, вона швидко адаптується. Білок-датчик (Fur) відчуває, що заліза мало — і для бактерії це сигнал: «Ми в крові, атакуємо», після чого вмикаються всі гени вірулентності.
Найнебезпечніші штами несуть цей арсенал на мобільній плазміді, яка легко передається іншим бактеріям. Якщо вона потрапляє до карбапенем-резистентного або полірезистентного штаму — виникає збудник, якому нічого протиставити.
Завдяки секвенуванню ми вивчаємо цю бактерію. Потім за цим можна робити епідеміологію: скільки є штамів, наскільки вони поширені, скільки є генів резистентності та як часто вони трапляються. За цими даними, наприклад, можна внести в протокол той самий триметоприм. Ми маємо вивчити ці бактерії та зрозуміти, як часто вони чутливі до певного антибіотика. Бо зараз важливіше знайти чутливість. Стійкість дуже легко знайти.
Чому МОЗ має співпрацювати з науковцями
Науковій спільноті та будь-якому науковому закладу мають бути доступні дані, а краще — зразки з лікарень. Наука — це не робота закладів МОЗ, їхня робота — лікувати. А науковці для того й існують, щоб розв’язувати наукові завдання. Але науковцям важко знайти зразки. Треба це добре прописати.
Також науковцям важко знайти фінансування, а в МОЗ воно є (здебільшого від західних партнерів: ВООЗ, Червоного Хреста, iCap). Тож МОЗ може залучати науковців до своїх програм.
Варіантів колаборації дуже багато. У деяких випадках ми її знаходимо. Але, як правило, коли вже доводиться думати про те, чому в лікарнях помирають люди. Тоді й шукаємо нестандартні рішення.
Що буде, якщо нічого не змінювати
Увесь світ неохоче дивився на антибіотикорезистентність, бо в ній дуже складно розібратися. Про неї багато говорять, але мало що роблять. За кордоном це набагато менша проблема: у них більше часу на реакцію, нижчі витрати й більше грошей. Вони не будуть думати, що потрібно зібрати 15 зразків, щоб здешевити аналіз, а поставлять три зразки і врятують людину. У нас брак коштів породжує багато нюансів, які заважають нам прогресувати. Якщо потрібно секвенувати щось одне, то цього просто не будуть робити, тому що це дуже дорого.
Чи є приводи для оптимізму
Я бачу сигнали від Міністерства охорони здоровʼя, що воно не збирається здаватися, виробляє способи з цим працювати. Є люди, які шукають ефективні раніше не описані комбінації антибіотиків.
До нас в Інститут нещодавно приїжджали вчені з Британії, які досліджують бактеріофаги. Це ще складніше, ніж антибіотики. Вони хочуть використовувати повногеномне секвенування, на основі якого складуть бібліотеку бактеріофагів і підбиратимуть дієвий. У них свій штучний інтелект, який підбирає бактеріофаги під геном конкретної бактерії. Україна для них була б хорошим полігоном. Вони хотіли б, щоб ми шукали зразки, секвенували їх, а вони навчали свій ШІ підбирати бактеріофаг.
Бактеріофаги — це віруси, які вбивають бактерії. Вони існують мільярди років і є природними ворогами K. pneumoniae та інших бактерій. Фаг знаходить бактерію, впорскує в неї свою ДНК, розмножується всередині неї та розриває її на виході.
Звучить ідеально. Але є три серйозні проблеми. Перша — специфічність. Кожен фаг «пасує» лише до певних штамів бактерій, як ключ до замка. Фаг, що вбиває K. pneumoniae у нашій лікарні, може бути абсолютно безсилим проти іншого штаму. Щоб лікувати пацієнта, треба спочатку вивчити збудник, підібрати фаг із колекції, перевірити сумісність — і все це, поки людина у септичному шоці, наприклад. Друга — резистентність. Бактерії швидко мутують і змінюють рецептори на поверхні, до яких прикріплюється фаг. Іноді за кілька днів лікування фаг перестає діяти. Третя — юридична регуляція. Фаги — живі організми, і кожен пацієнт фактично отримує індивідуальний «препарат». Стандартизувати, сертифікувати й виробляти це в масштабах фармацевтичної промисловості поки що майже неможливо. Тому зараз фаготерапію застосовують переважно як останній варіант — коли всі антибіотики вже не діють. До того ж вибір фагів обмежений тим, що офіційно зареєстровано в країні.
Але все розвивається. Надія скрізь є.
Чи є прогрес у нових класах антибіотиків
Є, але це економічно невигідно для фармкомпаній. Парадокс антибіотиків простий: що кращий препарат, то менше на ньому заробляють. Новий антибіотик, якщо він дійсно ефективний проти резистентних збудників, лікарі призначають лише в крайньому разі, щоб не виникла резистентність. Тобто він продається мало і рідко. Курс антибіотика коштує десятки доларів (іноді сотні) і триває 7–14 днів. Порівняйте з препаратом від діабету або гіпертонії, який пацієнт купує щодня роками. Розробка нового антибіотика коштує9 понад мільярд доларів і займає 10–15 років, а патентний захист за цей час майже вичерпується10. Кілька великих компаній — Novartis, AstraZeneca, Allergan — вже повністю вийшли з цього ринку. Стартапи, що таки виводять антибіотик на ринок, часто банкрутують після його схвалення.
Так, держави взяли фінансування на себе. Головний інструмент — фонд CARB-X, який об'єднує США, Велику Британію, Німеччину, Японію, фонд Ґейтса тощо і фінансує ранні розробки антибіотиків. Паралельно існує GARDP — для пізніх стадій клінічних випробувань. Але грошей на розробку нових препаратів все одно бракує.
До того ж бактерії еволюціонують швидше, ніж ми розробляємо антибіотики. Тому треба виходити за межі антибіотиків.
По-перше, можна шукати комбінації. Іноді трапляються цікаві знахідки. Цим займається, наприклад, моя колега з Інституту. Вона впевнена, що знайшла ефективну комбінацію проти клебсієли й синьогнійної палички. Зараз перед нею стоїть завдання впровадити це в протоколи. Але до того треба провести клінічні дослідження, опублікувати результати в наукових журналах.
Також нам потрібно робити свої тести, тому що у нас немає ПЛР-тестів, які б покрили потрібні нам гени. Вони «покривають» поширені в США, Америці та на заході Європи гени. У нас зараз ті гени, які є в ПЛР-системах, «працюють» тільки в половині випадків, тому що в нас поширені інші гени резистентності. І «під нас» системи ПЛР не роблять, тому що для цього потрібні інвестиції і мотивація. Тут або ми самі зробимо, або насеквенуємо клебсієл, опублікуємо статті, а за кордоном це побачать, можливо, злякаються і вирішать: треба дати грошей. Або подумають, що варто розробити для нас тест-систему, тому що бактерія опиниться в них. На це теж є надія. Це дасть змогу швидше й ефективніше підбирати антибіотики, обираючи дієві серед уже наявних — ефективна терапія починається з ефективної діагностики.
