Препараты бактериофагов: краткий обзор современного состояния и перспектив развития

Многолетнее применение антибиотиков для лечения различных заболеваний привело к возникновению множественной лекарственной устойчивости бактериальных штаммов. В конце 2009 г. в Стокгольме состоялась конференция “Инновационные задачи в области эффективности антибактериальных препаратов”. На данном мероприятии специалистами было озвучено, что в странах ЕС от инфекций, вызванных бактериями, имеющими множественную лекарственную устойчивость, умирает более 25 000 пациентов в год. Разработка нового препарата антибиотика, его клинические испытания и регистрация занимают многие годы и обходятся в сотни миллионов долларов США. Применение антибиотиков в клинической практике, помимо общеизвестных побочных эффектов, влечет за собой, опять же, возникновение форм бактерий, устойчивых к вновь синтезированным препаратам. В ноябре 2009 г. в Москве в рамках круглого стола “Эра антибиотиков заканчивается: альтернативные возможности в антибактериальной терапии” представителем объединенной рабочей группы Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний (European Centre for Disease Prevention and Control, ECDC) и Европейского агентства по оценке лекарственных средств (European Agency for the Evaluation of Medicinal Products, EMEA) был особо отмечен тот факт, что в период с 70-х по 90-е гг. прошлого века не было открыто ни одного нового класса антибиотиков. Лишь в 2000-х гг. появились препараты класса циклических липопептидов и оксазолидинонов.

Как следствие, количество новых препаратов антибиотиков также неуклонно сокращается. Так, в США за период с 1991 по 1995 гг. Управлением по контролю за продуктами и лекарствами Соединенных Штатов (US Food and Drug Administration, FDA) было одобрено 26 препаратов, в то время как с 2000 по 2003 гг. – всего 3 [24]. Экономический ущерб, наносимый возникновением антибиотикорезистентных форм бактерий, исчисляется десятками и сотнями миллионов долларов. Например, в странах ЕС он составляет, как минимум, 1,5 млрд евро в год [30]. В сложившейся ситуации достойную альтернативу антибиотикам в терапии множества заболеваний бактериального происхождения способны составить бактериофаги (фаги), открытые почти столетие назад.

Бактериофаги представляют собой вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Антибактериальный эффект препаратов бактериофагов обусловлен внедрением генома фага в бактериальную клетку с последующим его размножением и лизисом инфицированной клетки. Вышедшие во внешнюю среду в результате лизиса бактериофаги повторно инфицируют и лизируют другие бактериальные клетки, действуя до полного уничтожения патогенных бактерий в очаге воспаления.

Бактериофаги широко применялись для лечения различных заболеваний с 20-х гг. ХХ в. как в СССР, так и в зарубежных странах. Однако с 40–50-х гг. производство и применение фагов на Западе прекратилось. Препараты бактериофагов на сегодняшний день производятся лишь в России, Грузии и Польше. Последние данные свидетельствуют о возобновлении интереса к фаготерапии, вследствие чего предпринимаются некоторые усилия, направленные на возрождение практики использования препаратов бактериофагов. К примеру, в 2006 г. Управление по контролю за продуктами и лекарствами Соединенных Штатов разрешило использование бактериофагов Listeria monocytogenes в качестве антибактериального компонента в сырах, а в 2007 г. – во всех готовых к употреблению продуктах. Препарат выпускается компанией Intralytix Inc. (США) и представляет собой смесь из шести фагов, активных в отношении Listeria monocytogenes. По инициативе этой же компании в 2008 г. была завершена фаза I клинических испытаний препарата бактериофагов, содержащего восемь фагов, специфически лизирующих Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Показана безопасность препарата при лечении венозных язв. В 2007 г. специалисты Novolytics Limited (Соединенное Королевство) начали работы по созданию интраназальных мази и капель для профилактики и лечения внутригоспитальных инфекций, вызываемых метициллин-резистентными Staphylococcus aureus (MRSA). Проведение клинических исследований данных препаратов планировалось в 2009 г., но на сегодняшний день более подробная информация отсутствует. В 2008 г. была завершена фаза II клинических исследований поливалентного препарата бактериофагов BioРhage-PA (Biocontrol Limited, Соединенное Королевство/США), показавшая его эффективность и безопасность. Препарат предназначен для терапии хронических отитов, вызываемых антибиотикорезистентными штаммами Pseudomonas aeruginosa. В марте 2009 г. компания получила разрешение от Управления по контролю за продуктами и лекарствами Соединенных Штатов на проведение фазы III клинических исследований [22, 21, 27–29, 31–33].

Исторически сложилось, что СССР занимал лидирующие позиции в области производства и применения лечебно-профилактических бактериофагов. Так, на филиалах ФГУП “НПО “Микроген” Минздравсоцразвития России в городах Уфа, Пермь и Нижний Новгород бактериофаги производятся с 40-х гг. прошлого века. В России и странах СНГ препараты бактериофагов применяют для профилактики и лечения:

– инфекционных поражений желудочно-кишечного тракта (дизентерия, брюшной тиф, сальмонеллез, дисбактериоз и др.);

– гнойно-воспалительных заболеваний глаз, ушей, носа, ротовой полости, горла, легких (отит, ангина, фарингит, стоматит, пародонтит, конъюнктивит, гайморит, франтит, пневмония и пр.);

– хирургических инфекций (обработка послеоперационных и гноящихся ран, гнойные поражения кожи, перитонит и др.);

– ожоговых ран;

– урогенитальных инфекций (цистит, пиелонефрит, вульвит и пр.) и других заболеваний (табл. 1).

Традиционной формой выпуска бактериофагов является жидкий препарат (кроме таблетированных форм кишечных фагов), поэтому фаги используют для приема через рот, в виде клизм, аппликаций, орошений, введения в полости ран, вагины, матки, носа, а также путем введения в дренированные полости – брюшную, плевральную, мочевого пузыря, почечной лоханки.

Препараты бактериофагов используются в клинической практике наряду с антибиотиками. Интересен тот факт, что в некоторых случаях фаговые препараты превосходят другие антибактериальные препараты по активности в отношении антибиотикорезистентных возбудителей. Бактериофаги не вызывают побочных токсических и аллергических реакций и не имеют противопоказаний. Кроме того, они применяются при лечении ряда заболеваний беременных женщин в сочетании с другими лечебными препаратами [10, 13–15, 20, 22].

Использование препаратов бактериофагов стимулирует активизацию факторов специфического и неспецифического иммунитета [5, 19, 23], поэтому фаготерапия особенно эффективна при лечении хронических воспалительных заболеваний на фоне иммунодепрессивных состояний. Бактериофаги не препятствуют реализации лечебного действия других препаратов (антибиотики, пробиотики, синбиотики) и не чувствительны к их воздействию [1, 7, 19]. Показательны в своей эффективности результаты сочетания фаготерапии и антибиотикоте-рапии при ассоциированных инфекциях, вызванных по-лирезистентными штаммами Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus (MRSA) [11], а также опыт одновременного применения фагов, озонированных растворов и сорбционных повязок в терапии гнойно-воспалительных заболеваний мягких тканей [9], что позволило почти вдвое по сравнению с традиционной терапией сократить сроки лечения.

Бактерии родов Klebsiellа, Echerichia, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus относятся к разряду внутригоспитальных и являются причиной хирургических и кишечных инфекций, урогенитальной патологии, гнойно-септических и энтеральных заболеваний. Летальность при этих инфекциях достигает 30– 60%. Вместе с тем лечение данных заболеваний затруднено высокой частотой (50–95%) антибиотикорезистен-тности, проявлением токсических и многочисленных аллергических реакций, а также осложнениями в виде явлений дисбактериоза [4, 7, 12, 16]. В то же время многолетняя клиническая практика применения препаратов бактериофагов при данных инфекционных заболеваниях свидетельствует об их эффективности в 77–93% случаев [1, 3, 8, 9, 11, 16–18]. К примеру, использование поливалентного пиобактериофага “Секстафаг” при лечении инфицированного панкреонекроза (Пермская государственная медицинская академия им. академика Е.А. Вагнера) позволило быстрее восстанавливать у больных основные параметры гомеостаза и функции органов и систем. Также значительно снизилось количество послеоперационных осложнений и летальных исходов: в группе больных, получавших стандартную терапию, летальность составила 100%, в то время как в группе, получавшей бактериофаг, – 16,6%.

По данным на 2009 г., приведенным в совместном докладе Детского фонда ООН (ЮНИСЕФ) и Всемирной орга-

Таблица 1

Лечебно-профилактические бактериофаги

Наименование препарата Спектр антибактериальной активности Область применения Бактериофаг дизентерийный поливалентный Shigella sonnae, flexneri 1,2,3,4,6 serotypes Лечение больных дизентерией и профилактика данного заболевания. Санация реконвалесцентов. Бактериофаг сальмонеллезный гр. ABCDE Salmonella Serogroups A,В,С,D,E. Лечение и профилактика сальмонеллезов. Бактериофаг брюшнотифозный Salmonella typhi Профилактика брюшного тифа. Бактериофаг стафилококковый Stapyilococcus aureus и ряд других видов коагулазоотрицательных стафилококков Лечение и профилактика гнойных инфекций кожи, слизистых, вызванных стафилококками, а также при дисбактериозах. Применяется для лечения циститов, холециститов, острых тонзиллитов, энтероколитов и др. Бактериофаг стрептококковый Streptococcus, Enterococcus Лечение и профилактика гнойно-воспалительных и энтеральных заболеваний, а также дисбактериозов. Обработка послеоперационных и свежеинфицированных ран (в т.ч. с профилактической целью). Бактериофаг протейный Proteus vulgaris, mirabilis Лечение и профилактика гнойных инфекций, вызванных протейными бактериями, а также при дисбактериозах. Применяется для лечения абсцессов, гнойно-осложненных ран, циститов и др. Бактериофаг коли Энтеропатогенная Echerichia coli Лечение и профилактика инфекций кожи и внутренних органов: гнойно-осложненные раны, ожоги, абсцессы, плевриты. Применяется для лечения циститов, энтероколитов, токсико-инфекций, а также для профилактики колиинфекций. Бактериофаг синегнойный Pseudomonas aeruginosa Лечение заболеваний различных органов и гнойных инфекций кожи. Применяется для лечения абсцессов, хирургических инфекций, гнойно-осложненных ран, циститов и др. Бактериофаг клебсиелл пневмонии очищенный Klebsiella pneumoniae Лечение хирургических инфекций, заболеваний урогенитальной сферы и желудочно-кишечного тракта, гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла и носа, а также при сепсисе новорожденных и детей грудного возраста. Применяется также для селективной деконтаминации кишечника. Бактериофаг клебсиелл поливалентный очищенный Klebsiella rhinoscleromatis, pneumoniae, ozaenae Лечение озены, риносклеромы и гнойно-воспалительных заболеваний. Применяется для лечения отитов, воспалений пазух носа и для других гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла и носа. Бактериофаг коли-протейный Энтеропатогенная E. coli, P. vulgaris, mirabilis Лечение и профилактика энтероколитов и лечение кольпитов колипротейной этиологии. Пиобактериофаг поливалентный Пиобактериофаг комплексный (Секстафаг) P. aeruginosa, P. mirabilis, vulgaris, K. pneumoniae, Staphylococcus, Enterococcus, энтеропатогенная E. coli P.aeruginosa, P. mirabilis, vulgaris, K. pneumoniae, Staphylococcus, Enterococcus, энтеропатогенная E. coli, K. oxytoca Лечение и профилактика различных форм гнойно-воспалительных и энтеральных заболеваний. Применяется для лечения хирургических инфекций, ожогов, гнойных поражений кожи, циститов и пиелонефритов, гастроэнтероколитов, холециститов, дисбактериоза кишечника, а также энтеритов и дисбактериоза кишечника новорожденных и детей грудного возраста. Интести-бактериофаг S. sonnae, flexneri 1,2,3,4,6, Salmonella ABCDE, энтеропатогенная E. coli, P.vulgaris, mirabilis, S. aureus, P. aeruginosa, Enterococcus. Лечение острых и хронических заболеваний: дизентерии, сальмонеллеза, диспепсии, колита, энтероколита. низации здравоохранения (ВОЗ), от кишечных инфекций, вызывающих диарею, ежегодно умирают около 1,5 миллиона детей в возрасте до 5 лет. В августе 2009 г. корпорацией Nestle Nutrition (Швейцария) в Бангладеше были инициированы клинические исследования по изучению безопасности и эффективности применения бактериофага Escherichia coli в терапии кишечных инфекций детей в возрасте от 6 до 60 мес. [25, 26, 34]. Вследствие безвредности и ареактогенности препаратов бактериофагов возможно их применение в педиатрической практике, в т.ч. и у новорожденных детей [3, 6, 18]. Интересен опыт Нижегородской детской областной клиничес- кой больницы, где в период осложнения эпидемиологической ситуации наряду с обычными противоэпидемическими мероприятиями были использованы и бактериофаги – “Интести-бактериофаг” и бактериофаг Pseudomonas aeruginosa. Снижение заболеваемости вну-тибольничной инфекцией синегнойной этиологии в 11 раз показало высокую эффективность применения бактериофагов.

Препараты бактериофагов могут назначаться как для лечения дисбактериоза и расстройств пищеварительной системы, так и для предотвращения колонизации слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта условно- патогенными бактериями. Поликомпонентные препараты бактериофагов позволяют немедленно купировать первые признаки расстройства желудочно-кишечного тракта.

На сегодняшний день на предприятии намечен целый ряд приоритетных направлений разработки и производства лечебно-профилактических бактериофагов, которые коррелируют с вновь зарождающимися общемировыми тенденциями. Создаются и внедряются новые препараты: разработаны бактериофаги против серраций и энте-робакетрий, ведутся работы по созданию фагового препарата против Acinetobacter spp . и Helicobacter pylori .

Ведутся разработки принципиально новых препаратов на основе бактериофагов и полимеров. Активные полимеры сами по себе применяются в терапии различных заболеваний, а в сочетании с препаратами бактериофагов представляется возможным значительно расширить область применения подобных комбинированных препаратов и повысить эффективность терапевтического воздействия. Планируется выпуск препаратов в виде мазей, гелей, линиментов и активных пленок с бактериофагами.

Одно из главных требований, которое предъявляется к бакетриофагам, используемым в составе лечебно-профилактических препаратов, является наличие у них литического цикла развития, вследствие которого происходит гибель бактериальной клетки-мишени. По определенным участкам генов, кодирующим белок капсида бактериофага, можно быстро и с известной долей вероятности определить его принадлежность к семействам литических фагов. В связи с этим совместно с лабораторией молекулярной биоинженерии ИБХ им. Шемякина и

Таблица 2

Принадлежность групп бактериофагов Pseudomonas aeruginosa к различным семействам

Рис. 1. Электрофорез в агарозном геле препарата “Бактериофаг псевдомонас аэругиноза (синегнойный)”: 1 – MWM, 2 – PB1, 3 – YuA, 4 – N4, 5 – 119X, 6 – KMV, 7 – D3, 8 – F10, 9 – LUZ, 10 – P2, 11 – ϕ KZ

Ю.А. Овчинникова РАН под руководством К.А. Мирошникова была разработана универсальная система ПЦР-оп-ределения принадлежности бактериофагов Pseudomonas aeruginosa к различным генетическим группам (табл. 2).

На рисунке 1 показан электрофорез в агарозном геле препарата “Бактериофаг псевдомонас аэругиноза (синегнойный)”, из которого видно, что в лечебно-профилактическом препарате находятся бактериофаги, развивающиеся по литическому циклу: KMV и ϕ KZ-подобные.

В настоящее время ведутся работы по разработке аналогичных ПЦР-диагностических систем для определения принадлежности бактериофагов других групп к семействам литических фагов.

В качестве резюме хотелось бы выделить основной ряд преимуществ бактериофагов перед антибиотиками: – бактериофаги высоко специфичны при лечении инфекций, не подавляют нормальную микрофлору и не нарушают естественный баланс внутренней среды организма, т.е. фаготерапия является этиотропной, специфической;

– бактериофаги не имеют противопоказаний к применению: их можно назначать беременным, кормящим матерям и детям любого возраста, включая недоношенных;

– бактериофаги могут использоваться не только для лечения, но и для профилактики бактериальных инфекций;

– бактериофаги не вызывают развития резистентности микроорганизмов;

– бактериофаги оказывают стимулирующее влияние на гуморальное и клеточное звенья иммунитета;

– бактериофаги не обладают токсическим, аллергическим и тератогенным эффектами;

– бактериофаги эффективны в монотерапии, но также могут применяться в комбинации с другими препаратами, в т.ч. с антибиотиками и пробиотиками.