Сравнительная оценка коммерческих наборов бактериофагов и перспективы их применения для лечения пациентов с ортопедической MRSA-инфекцией

Антибиотики с момента их открытия в начале XX века произвели революцию в медицинской практике, позволили взять под контроль и вылечить многие инфекционные заболевания [1]. Широкое применение антибактериальных препаратов стимулировало развитие адаптивных механизмов устойчивости среди бактерий [2–4]. Всемирная организация здравоохранения признала устойчивость бактерий к антибиотикам одной из десяти главных угроз общественному здравоохранению [5]. Необходимость поиска альтернативных методов лечения, которые могут эффективно бороться с бактериальными инфекциями, является одним из приоритетов современной системы здравоохранения [6].

Возрастающее количество ортопедических операций, сопровождающихся установкой различных металлоконструкций, приводит к соответствующему увеличению числа инфекционных осложнений, связанных с имплантатами. Частота инфекций, связанных с ортопедическими имплантатами, достигает 0,3–5,0 % при всех видах операций (погружной остеосинтез, эндопротезирование суставов) [7]. Золотым стандартом лечения пациентов с перипротезной инфекцией считается хирургическое удаление инфицированных имплантатов и длительное лечение антибиотиками, активными в отношении выделенных возбудителей. Однако проблемы, связанные с устойчивостью патогенов к антибиотикам и сохранением биопленок на поверхности имплантатов, часто приводят к рецидивирующим или трудно поддающимся лечению инфекциям, что создает серьезную угрозу здоровью и жизни пациентов [8].

Лечение с использованием бактериофагов представляет собой многообещающий подход к решению проблемы антибиотикорезистентности бактерий [9–11]. Активность фагов определяется возможностью реализации всех стадий их жизненного цикла, включая адсорбцию, проникновение генетического материала в клетку, репликацию генетического материала, сборку фаговых частиц и лизис бактерии [12]. В отличие от антибиотиков широкого спектра действия, которые могут воздействовать на значительный спектр бактерий, фаги высокоспецифичны, обычно нацелены только на один вид или даже на определенный штамм бактерий [12]. Специфичность фагов представляет как сильные стороны, так и проблемы в их терапевтическом применении [13, 14]. Преимуществом является конкретное нацеливание на патогенные бактерии с сохранением полезной микробиоты человека. Однако такая специфичность требует точного микробиологического заключения для выбора активного фага, что делает назначение более сложным в сравнении с антибиотиками широкого спектра действия [15].

В настоящее время на фармацевтическом рынке РФ присутствуют разнообразные препараты бактериофагов, в том числе для местного и/или системного применения. Концентрация активных в отношении инфекционного агента бактериофагов в препарате напрямую влияет на его эффективность [16] и более широкие спектры активности, позволяющие снизить разнообразие фагов в коктейлях с сохранением суммарного диапазона действия, для терапевтических бактериофагов это является предпочтительным свойством [17, 18]. Особый интерес представляет сравнительный анализ литической активности отечественных препаратов бактериофагов в отношении штаммов стафилококков, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией.

Цель работы — сравнительная оценка активности коммерческих наборов бактериофагов в отношении метициллин-резистентных Staphylococcus aureus , выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Выделение культур S. aureus выполняли проспективно в 2025 г. из биоматериала пациентов с перипро-тезной инфекцией и/или остеомиелитом в соответствии с международными стандартами микробиологических исследований. Видовую идентификацию выполняли методом MALDI-TOF MS с использованием системы FlexControl и программного обеспечения MBT Compass 4.1, Score ≥ 2,0. Чувствительность клинических изолятов к антибактериальным препаратам изучали в соответствии с требованиями EUCAST v.15.

По заключению локального комитета по этической экспертизе клинических и экспериментальных исследований данная работа основана на микробиологическом анализе свойств восприимчивости патогенов, что не является предметом рассмотрения в этическом комитете.

В исследовании оценена чувствительность MRSA ( n = 25) к пяти отечественным препаратам бактериофагов (ПБФ):

• —    ПБФ 1 — Пиофаг® (Микроген, Нижний Новгород, ИМП РУ ЛП-№ (002513)-(РГ-RU) МЗ РФ),

• —    ПБФ 2 — Пиобактериофаг® (Микроген, Уфа, ИМП РУ № ЛС-002031 МЗ РФ),

• —    ПБФ 3 — Секстафаг® (Микроген, Пермь, ИМП РУ № ЛС-001049 МЗ РФ),

• —    ПБФ 4 — Стафилофаг® (Микроген, Нижний Новгород, ИМП РУ № Р N001973-01 МЗ РФ);

• —    ПБФ 5 — Стафилофаг® (Микроген, Пермь, ИМП РУ № Р N001973-01 МЗ РФ).

Оценку литических свойств ПБФ выполняли на мясо-пептонном агаре (МПА). Для этого бактериальную взвесь (0,5 по МсF) ватным тампоном наносили на МПА и через 10 минут на поверхность агара дозатором наносили 10 мкл ПБФ в дубликатах. Чашки инкубировали при 37 ° С. Через 24 часа оценивали активность ПБФ по пятибалльной шкале в соответствии с методическими рекомендациями «Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике» (2023 г.) и в зависимости от полученных результатов определяли степень чувствительности штамма к действию определенного препарата: чувствителен, слабо чувствителен и устойчив.

Статистический анализ различий данных в исследуемых группах восприимчивости и коммерческих препаратов выполняли с помощью непараметрического параметра критерия Краскела – Уоллиса в программе IBM SPSS Statistics Version 26. В случае выявления статистически значимых различий при анализе активности трех препаратов бактериофагов для попарного сравнения групп (post-hoc анализ) применяли критерий Данна (Dunn's test) с поправкой на множественные сравнения. С учетом множественных сравнений использовали меньший критический уровень значимости, который рассчитывался по формуле: p = 1 – 0,95^1/n, где n — количество производимых сравнений. Для данного исследования статистически значимыми считали значения p < 0,017.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Все включенные в исследование штаммы S. aureus ( n = 25) характеризовались устойчивостью к це-фокситину (MRSA). Тестируемые препараты бактериофагов были активны в отношении большинства клинических изолятов MRSA, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией, однако при сравнении ПБФ были выявлены различия (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1

Оценка антибактериальной активности препаратов бактериофагов в отношении метициллин-резистентных S. aureus

Отношение к ПБФ	Тестируемые препараты
	ПБФ 1		ПБФ 2		ПБФ 3		р
	абс.	%	абс.	%	абс.	%
Чувствительны	19	76	11	44	8	32	0,01
Слабо чувствительны	5	20	11	44	15	60	0,01
Нечувствительны	1	4	3	12	2	8	0,05

Рис. 1. Фотографии чашек Петри с зонами полного и частичного лизиса культур MRSA: А — ПБФ 1, Б — ПБФ 2

Из протестированных штаммов MRSA наибольшее количество (76 %) были чувствительны к препарату ПБФ 1 ( p = 0,004 — попарное сравнение с ПБФ 2). Для остальных градаций чувствительности зарегистрирована обратная тенденция, — большее количество штаммов (60 %) были отнесены к группе «слабо чувствительны» к ПБФ 3 ( p = 0,003 — попарное сравнение с ПБФ 1, p = 0,009 — общее). Доли «нечувствительных» культур отличались меньше, при этом только один штамм демонстрировал устойчивость ко всем трем тестируемым препаратам бактериофагов.

Сравнительный анализ антистафилококковых препаратов различного производства также показал отличия в их активности против клинических изолятов MRSA, выделенных от пациентов в нашем Центре (табл. 2, рис. 2). Доля изолятов, чувствительных к препарату ПБФ 4, составила 84 %, а к ПБФ 5 — 36 % ( p = 0,008). При этом один изолят был не восприимчив к тестируемым фагам.

Таблица 2

Оценка активности антистафилококковых препаратов в отношении метициллин-резистентных S. aureus

Отношение к ПБФ	Тестируемые препараты
	ПБФ 4		ПБФ 5		р
	абс.	%	абс.	%
Чувствительны	21	84	9	36	0,008
Слабо чувствительны	3	12	15	60	0,004
Не чувствительны	1	4	1	4	0,899

Рис. 2. Фотографии чашек Петри с зонами полного и частичного лизиса культур MRSA: А — ПБФ 4, Б — ПБФ 5

ОБСУЖДЕНИЕ

Наличие механизмов резистентности к антибиотикам у возбудителей инфекционных заболеваний ухудшает прогноз исхода заболевания, удлиняет сроки лечения и значимо увеличивает расходы системы здравоохранения [1]. В нашем исследовании 2024 г. показано, что в течение 12-летнего периода в 33 % случаев возбудителями ортопедической инфекции были S. aureus , из них доля метициллин-резистент-ных штаммов S. aureus не снижалась ниже 15 % на протяжении всего изученного периода [19]. В работах А.В. Цискарашвили с соавт. [20] и А.В. Соколовского с соавт. [21] также было установлено, что наиболее частыми возбудителями перипротезной инфекции были S. aureus , — 32 % и 38 % соответственно.

Способность S. aureus противостоять широкому спектру антибактериальных препаратов делает его идеальным объектом для исследований с использованием бактериофагов. В последние годы подходы к отбору, производству и доставке фагов значительно расширились, а усовершенствование технологий их получения позволяет проводить персонализированную фаговую терапию. В травматологии и ортопедии в ряде клинических случаев показан многообещающий потенциал фагов против MRSA [22]. Е.А. Фёдоров с соавт. продемонстрировали, что добавление раствора коммерческого стафилококкового бактериофага (6 мл на 40,0 г сухого вещества полиметилметакрилата) с дальнейшим введением его по дренажу или пункционно в перипротезную область в течение 10 дней увеличивает эффективность одноэтапного лечения стафилококковой перипротезной инфекции тазобедренного сустава с 69 % до 96 % [23]. T. Ferry et al. регистрировали улучшение состояние трех пациентов с хронической перипротезной инфекцией после использования фагового коктейля в сочетании с антибиотиками [24]. Аналогичные результаты представлены в работе C. Ramirez-Sanchez et al., в которой авторы описали успешное лечение пациентов с MRSA-инфекцией коленного сустава путем внутрисуставного введения фагового коктейля [25]. Разнообразие методов использования свидетельствует о безопасности применения бактериофагов, что являются их значимым преимуществом в сравнении с антибиотиками. Однако для успешной фаготерапии необходимо четкое определение чувствительности конкретного возбудителя к определенному препарату бактериофагов (к конкретной партии коммерческого набора), что обеспечит элиминацию патогена и профилактику развития резистентности бактерий к бактериофагу.

В нашем Центре чувствительность к фагам определяют для всех выделенных штаммов MRSA, используя различные коммерческие препараты. При лечении пациентов с перипротезной инфекцией, вызванной возбудителем чувствительным к имеющимся фагам, после завершения операции устанавливают дренаж из полости сустава. По дренажу в перипротезную область в течение трех-пяти дней ежедневно вводят по 20 мл препарата бактериофагов, затем дренаж перекрывают для увеличения времени экспозиции фагов. После завершения фаготерапии дренаж удаляют. В соответствии с клиническими рекомендациями, все пациенты с перипротезной инфекцией также получают высокодозную, этиотропную антибактериальную терапию, так как бактериофаготерапия не отменяет назначение антибиотиков, а осуществляется совместно в составе комплексного лечения. В обзоре 2023 г. [26] описаны результаты исследований совместного применения литических бактериофагов и антибиотиков в отношении инфекций, вызванных резистентными штаммами S. aureus . Авторы подчеркивают, что во многих случаях комбинированное введение фага и антибиотика приводит к значительному снижению роста численности бактерий, в то время как обратный антагонистический эффект встречается значительно реже [26]. На результаты лечения может влиять последовательность введения терапевтических агентов, наилучшие результаты регистрируют в случаях, когда фаготерапия предшествует антибиотикам [27]. Также установлено, что применение бактериофагов может менять профиль чувствительности бактерий к антибактериальным препаратам и, как следствие, ведет к включению препарата в схему лечения [28].

Кроме того, понимание фармакокинетики (ФК) и фармакодинамики (ФД) фагов имеет решающее значение для оптимизации терапевтической эффективности в клинических условиях [29]. Однако достижение всестороннего понимания ФК/ФД для фаговой терапии представляет собой сложную задачу из-за наличия трехсторонних взаимодействий между фагами, бактериями и человеком. Поскольку практически каждая комбинация фаг – бактерия – пациент может демонстрировать уникальный профиль ФК/ФД, разработка стандартизированных моделей, применимых в различных клинических ситуациях, остается сложной задачей. До настоящего времени не существует валидированного подхода к клиническому использованию фаговой терапии, что требует проведения сравнительных клинических исследований или накопления и анализа данных реальной клинической практики использования бактериофагов при лечении пациентов с ортопедической инфекцией.

Выполненное нами сравнительное исследование активности коммерческих наборов бактериофагов в отношении клинических штаммов MRSA, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией, показало высокий уровень литических свойств входящих в состав препаратов фагов. Особенно важно отметить различный уровень антибактериального действиях наборов, произведенных на разных территориальных производствах. В работе И.М. Пчелина с соавт. отмечено, что поиск активных бактериофагов, планируемых для использования в качестве противомикробных средств, вероятно, следует проводить в местообитаниях, географически приближенных к популяциям патогенных бактерий [30]. По-видимому, различия в активности коммерческих наборов могут быть связаны с составом полученных препаратов, обладающих меньшей тропностью к штаммам, выделенным от пациентов другого региона. Однако поиск активных фагов, скорее, необходим при назначении персонализированной фаготерапии с подбором конкретного бактериофага против определенного штамма возбудителя. С учетом широкой географии проживания пациентов с ортопедической инфекцией, госпитализируемых в Федеральные Центры, возможность выбирать бактериофаги из широкой линейки представленных на рынке коммерческих наборов увеличивает вероятность успешного их применения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные на рынке отечественные коммерческие препараты бактериофагов характеризовались различной литической активностью в отношении метициллин-резистентных S. aureus , выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией. Пиофаг® и Стафилофаг® (Н. Новгород) показали высокую эффективность в сравнении с другими протестированными препаратами. В травматологии и ортопедии применение фаготерапии следует рассматривать как один из перспективных методов борьбы с инфекциями, вызванными резистентными к антибиотикам возбудителями, совместно с принятыми методами лечения после обязательного исследования восприимчивости патогена к препаратам бактериофагов.