През 2016 г. пенсионерка в болница в Лас Вегас страда от мистериозна бактериална инфекция, която се появява, след като тя чупи дясната си бедрена кост по време на пътуване до Индия. Когато пациентката се връща в САЩ, лекарите не успяват да убият инфекцията. Изписват и антибиотик след антибиотик. Но нито едно от 26-те лекарства, които опитват, не спира бактериите да колонизират кръвта й. Пациентката умира от септичен шок няколко седмици по-късно.
Микробиологът Сид Такур, който ръководи програмата за глобално здраве в Щатския университет в Северна Каролина, казва пред IE, че понякога лекарите са напълно безпомощни, когато става въпрос за бактериални инфекции.
„Наистина е странно, когато лекар се приближи до теб и ти каже „Няма с какво да те лекувам““, казва Такур.
През 2019 г. CDC съобщава, че близо три милиона души в САЩ имат устойчива на антибиотици инфекция и поне 35 000 от тях умират всяка година. Такива инфекции убиват повече хора по света, отколкото ХИВ/СПИН или малария.
Статистическите модели предсказват, че не сме далеч от момента, когато тези числа ще скочат до небето. След по-малко от три десетилетия се смята, че инфекциите ще убиват повече хора, отколкото онкологичните заболявания.
Съвременната медицина губи контрола над бактериалните инфекции. Но има ли какво да се направи?
Изследователите и инженерите знаят как да разработят нови антибиотици и да удължат полезния живот на лекарствата, които вече се използват.
Микробиологът Ланс Прайс, който основава Центъра за действие за антибиотична резистентност в Университета Джордж Вашингтон, казва пред IE, че проблемът с антибиотичната резистентност е основно „пазарен провал“.
Вредните бактерии са огромен проблем за повечето живи същества
Хората трябва да се тревожат само за малка част от приблизително един милиард вида бактерии по целия свят, но въпреки това те причиняват проблеми и са отговорни за много човешки нещастия. Бактериите стоят зад болести като пневмония, туберкулоза, холера, тетанус, гонорея и сифилис.
Убиването на бактериите не е толкова трудно. Много химикали – или често само тенджера с вряща вода – могат да свършат тази работа. Антибиотиците помогнаха за удължаване на продължителността на човешкия живот с осем години през десетилетията, след като станаха широко достъпни, поради способността им да унищожават вредните бактерии, без да увреждат човешките клетки.
Унищожаването на бактериите, оставяйки човешките клетки невредими, остава предизвикателен акт на биомолекулен баланс: еукариотните клетки, от които са направени хората, и бактериите, в крайна сметка са свързани само в изключително далечното минало, но са наследили много от същите клетъчни слабости.
Антибиотиците действат, като се насочват към уязвимости, които човешките и бактериалните клетки не споделят.
Но има един недостатък: антибиотиците често са ефективна терапия, но могат да причинят резизстентност на бактериите, което е един от най-големите аргументи срещу твърде честото използване на антибиотици.
Антибиотиците „създават натиск върху бактериите да се променят“, обяснява Такур. „И промяната е под формата на резистентност“ към лекарството. Това се случва, ако генетична вариация предпазва някои от бактериите срещу каквато и да е уязвимост, която лекарството обикновено използва. Тази еволюционна игра не е нещо ново.
Бактериите имат малко предимство: те не просто пренасят гени от едно поколение на следващо. Те също могат да разменят гени просто като влязат в контакт една с друга.
„Ако имате E. coli, която е резистентна, и E. coli, която не е резистентна и те влязат в контакт една с друга, скоро и двете стават резистентни“, казва Такур.
Това, което е тревожно сега, е, че обемът на антибиотиците в циркулация днес води до бърза еволюция на бактериите, за да устоят на антибиотиците, които се използват от лекарите навсякъде.
Защо прекаляваме – и не инвестираме
Експлозията в употребата на антибиотици е резултат от променящи се обстоятелства и несъответстващи стимули. Има много повече хора, на които може да се помогне с антибиотици сега, отколкото през 1941 г., когато се появява първият антибиотик за медицинско лечение. Човешката популация е нараснала с близо 350 процента през този период.
„Ние прекаляваме с антибиотици и стимулираме еволюцията на резистентни към лекарства бактерии“, казва Прайс.
Първа причина: Пациентите изискват антибиотици
Една от причините е, че пациентите често ги изискват – дори и да не помогнат. Повечето хора имат „положителен опит за подобряване“ след приемане на антибиотици, така че е обичайно да притискат лекаря си да напише рецепта, дори ако това няма да помогне.
От друга страна, много лекари си мислят: „Не искам преглед с една звезда, така че ще напиша рецепта, защото това искат хората“, казва Прайс.
Свръхпредписването обаче далеч не е единственият проблем.
Антибиотиците се продават на пазара, както почти всичко останало. Това означава по-високи продажби на антибиотици за животни или хора, по-високи печалби за производителите.
Прайс го нарича „тримесечно мислене“, тъй като много от хората, които вземат тези решения, са фокусирани върху това да направят тримесечните отчети за печалбите на тяхната компания да изглеждат възможно най-добре, като продават възможно най-много антибиотици.
Производителите „активно пускат на пазара антибиотик и настояват той да бъде използван, защото искат да възстановят разходите си [научни и производствени]“, казва той. Ако лекарството съществува от дълго време, продажбите са предимно печалба.
Но хората не са единствените видове, които използват антибиотици. В САЩ приблизително 65 процента от медицински важните антибиотици се продават за използване в селското стопанство. Животновъдите рутинно дават антибиотици на добитъка, тъй като е по-малко вероятно животните да се разболеят, което причинява големи загуби. Добавянето на антибиотици към храната също кара добитъка да нараства по-бързо, въпреки че изследователите не са напълно сигурни защо.
Федералната регулация за кратко доведе до намаляване на количеството медицински важни антибиотици, използвани в селското стопанство, до 5,55 милиона килограма през 2017 г., но последните данни показват, че числата отново нарастват.
Тази практика е опасна, но е често срещана, защото земеделските компании се възползват от нея, поне в краткосрочен план. Производителите на лекарства казват – „ние печелим пари, когато ги продаваме на производители на животни“, а животновъдите казват – „можем да отглеждаме месо по-ефективно, ако използваме антибиотици“, обяснява Прайс. Резултатът е много антибиотици, упражняващи голям селекционен натиск върху бактериите.
Това е особено важна част от проблема, защото търсенето на месо расте бързо, а с него се увеличава и популацията на добитъка. През 60-те години на миналия век средната консумация на животински протеин е била около шест грама на човек на ден. Според Такур това число се е увеличило четири пъти.
Втора причина: Няма достатъчно нови антибиотици
Всичко това би могло да бъде устойчиво — поне за известно време — ако новите антибиотици, към които бактериите все още не са станали резистентни, постоянно ставаха достъпни по начина, по който го правеха в средата на 20-ти век, но днес едва ли някой инвестира време и пари, за разработването на нови антибиотици. Последният път, когато е открит изцяло нов вид антибиотик, е в края на 80-те години.
Когато бактериите станават устойчиви на пеницилин, има много лекарства за разработка, които да заемат неговото място. Това вече не е така. „Златният век на разработването на антибиотици отмина“, казва Прайс.
Има много възможности в бъдеще
Антибиотиците не са единственото лечение, което може да помогне при бактериални инфекции. Една от най-обещаващите алтернативи е фаговата терапия, която използва вируси за насочване към бактериални клетки.
Естествено срещащите се фаги, които са еволюирали, за да се хранят с бактерии, са една от възможностите и това е част от биоинженерството. Колегата на Прайс, Синди Лиу, ръководи изследванията за използването на доброкачествени бактерии, които се срещат естествено в тялото, за да „действат като биологични избивачи, които предотвратяват колонизацията на лоши бактерии като стафилококи“, казва той.
Такива терапии могат да бъдат особено полезни в борбата с бактериите, които са безвредни и нормални в определени части на тялото, но опасни, когато се заселят някъде другаде. Например, E. Coli е нормална част от микробиома в червата, но причинява много проблеми, когато микробът успее да навлезе по-високо в храносмилателния тракт.
Какво е решението за прекомерната употреба на антибиотици?
Прайс обаче казва, че не трябва да отписваме антибиотиците. Правилната комбинация от промени в политиката и инвестиции в публичната и частната сфера може да гарантира, че хората ще имат полезни антибиотици в бъдеще.
Трябва да се намалят антибиотиците, предписвани на хората.
Прайс казва, че фармацевтичните производители не са вложили много енергия в разработването на диагностични тестове, които биха могли бързо да определят дали заболяването на пациента е бактериално, преди да им бъде предписан антибиотик.
Това е така, защото застрахователните компании предпочитат да похарчат няколко долара за антибиотик, отколкото стоте долара, които може да струва такъв тест. Тестовете остават толкова скъпи, защото инвеститорите нямат голям стимул да ги разработват, ако застрахователните компании не платят.
Ако звучи като омагьосан кръг, това е защото е така.
Цялата криза може да бъде решена чрез „използване на лекарствата, които имаме, по-добре, и след това пускане на някои нови лекарства на пазара“, казва Прайс.
Ако има пари, инженерите, изследователите и клиницистите могат да направят останалото.
Източник: InterestingEngineering
