Широкое распространение штаммов микроорганизмов, мульти- и панрезистентных к антимикробным средствам, определило необходимость поиска альтернативных средств профилактики и лечения инфекционных заболеваний.
В Декларации, принятой на саммите глав государств, входящих в G20, в Гамбурге в июле 2017 г. прозвучал призыв к объединению международных усилий по созданию новых, альтернативных антибиотикам антимикробных средств [1].
Для реализации национального плана действий по преодолению резистентности микроорганизмов в нашей стране была разработана «Стратегия предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года»1. Цель Стратегии – повышение эффективности профилактики и лечения инфекций, вызванных лекарственно-устойчивыми штаммами микроорганизмов. Пятая задача национальной Стратегии, направленная на создание новых, альтернативных антибиотикотерапии методов лечения и профилактики инфекционных болезней, открывает серьезные рыночные перспективы для новых классов антибактериальных средств [2].
Одним из инновационных подходов к уничтожению патогенных бактерий практически во всех отраслях производственной деятельности человека, включая и медицину, являются вирулентные бактериофаги с широким спектром литической активности, элиминирующие как чувствительные к антибиотикам, так и лекарственно-устойчивые штаммы бактерий.
Приоритетные разработки по использованию бактериофагов, выполненные в Советском Союзе в 70–80-е годы прошлого века, показали высокую эпидемиологическую эффективность и перспективы применения этих препаратов в борьбе с инфекциями. Сфера применения бактериофагов достаточно обширна [3, 4]:
- типирование микроорганизмов;
- использование для индикации вирусного загрязнения воды;
- предупреждение биодеградации продуктов питания;
- изучение структуры генома;
- изучение процессов онкогенеза;
- изучение мигрирующих генетических элементов бактерий;
- оценка эффективности противовирусного действия дезинфектантов;
- моделирование эпидемического процесса;
- лечение и профилактика инфекций, в том числе постэкспозиционная;
- биологическая дезинфекция.
Бактериофаги незаменимы как противоэпидемическое и профилактическое средство в случае накопления возбудителя во внешней среде (больничная среда, среда учреждений закрытого типа); при чрезвычайных ситуациях, когда медицинская помощь оказывается одномоментно большому количеству пациентов, и риск инфицирования велик, особенно в реанимационных отделениях.
Вместе с тем требования к обеспечению биологической безопасности медицинских лекарственных препаратов, безопасности медицинской помощи определяют необходимость рассмотреть целый ряд аспектов, препятствующих применению бактериофагов.
Цель статьи – выявить проблемы, ограничивающие применение бактериофагов для медицинских целей.
Применение с целью дезинфекции
Как известно, возможность применения бактериофагов для дезинфекции была обоснована рядом обстоятельств2:
- эффективным взаимодействием фагов и бактерий на объектах внешней среды вне природы, в искусственных условиях;
- подтверждением, что количество вновь образующихся фаговых частиц зависит от вида бактерий и фагов и в 2 раза больше в естественной паразитарной системе;
- доказательствами, что циркуляция фага во внешней среде происходит до полной элиминации возбудителя-мишени, а элиминация – через 72 ч после ликвидации субстрата;
- отсутствием побочных реакций при использовании фагов во внешней среде в присутствии людей;
- эффективной элиминацией возбудителя в состоянии биопленки.
Поскольку бактериофаг – живой организм, необходимо учитывать следующее:
- действие бактериофага на различных поверхностях неодинаково;
- обязательным условием эффективности является чувствительность возбудителя к бактериофагу и степень его литической активности;
- активность бактериофагов должна определяться по методу Аппельмана или методом Грациа (агаровых слоев);
- длительность циркуляции фага определяется его видом, расой, количеством субстрата для размножения, степенью литической активности и существенно не зависит от дозы внесенного препарата.
Полувековой опыт применения бактериофагов для дезинфекции позволил сформулировать показания к ее проведению биологическим методом с использованием бактериофагов3:
- регистрация эпидемиологического неблагополучия в медицинской организации, связанного с возникновением бактериальных инфекций;
- высокий риск появления и распространения инфекции, оцениваемый по данным эпидемиологического анализа и микробиологического мониторинга;
- наличие признаков формирования госпитального штамма (клона);
- выявление штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам и химическим дезинфицирующим средствам.
Для обеспечения эффективной дезинфекции биологическим методом с использованием бактериофагов в медицинской организации необходимо осуществлять микробиологический мониторинг, включающий динамическую оценку циркулирующих микроорганизмов и их чувствительности к антибиотикам, дезинфицирующим средствам, бактериофагам [5–7].
Уже на этом этапе возникает несколько проблем. Медицинская организация может использовать только коммерческие бактериофаги. Как и любые медицинские препараты, они могут быть заказаны через тендерную процедуру, что определяет на длительный период поступление только определенных серий препарата. К поступившим сериям больничные штаммы могут быть нечувствительны, следовательно, применение этих препаратов бесполезно. В таких условиях весьма вероятен отказ медицинской организации от последующего использования и заказа препаратов бактериофагов. Непрерывное изменение штаммов-возбудителей влечет за собой необходимость постоянного мониторинга чувствительности используемых бактериофагов и внесение изменений в штаммовый состав фагового коктейля для поддержания необходимого уровня его спектра литической активности. Для создания высокоэффективного бактериофага нужен постоянный сбор актуальных клинических штаммов бактерий и адаптация к ним фагов в процессе производства, чтобы избежать ситуации, когда к полученному медицинской организацией бактериофагу микроорганизм резистентен, Действующее санитарное законодательство не позволяет бактериологическим лабораториям медицинских организаций хранить культуры бактерий, а производитель не проявляет интереса к устранению этой проблемы и выполнению обязательной процедуры адаптации бактериофагов.
Дезинфекция биологическим методом с использованием бактериофагов предполагает нанесение на поверхности мелкодисперсной «сетки» бактериофага (достаточная доза бактериофага – 1 мл/м2). При этом емкость и распыляющее устройство должны быть стерильны для профилактики случайной контаминации больничной среды. Существующая форма применения – флаконы и ампулы, для дезинфекции они неудобны, а готовой аэрозольной формы препарата нет. Аэрозольная форма предпочтительна и для клинического использования при нанесении препарата на раневую поверхность, в полость носа, рта и т. д.
Контроль качества дезинфекции биологическим методом с использованием бактериофагов осуществляют путем микробиологических исследований смывов с обработанных поверхностей через 6–8 ч после дезинфекции. Однако рутинное микробиологическое исследование длительно, ресурсозатратно, а экспресс-метод к настоящему времени не разработан.
Спектр доминирующих микроорганизмов, вызывающих инфекционную патологию, постоянно меняется, а это требует расширения ассортимента производимых бактериофагов. Эффективность бактериофагов при дезинфекции наиболее высока в отношении возбудителей инфекций группы сапронозов (Acinetobacter spp., Serratia spp., Burcholderia cepacia comlex), которые особенно актуальны в реанимационных и ожоговых отделениях, однако коммерческих монобактериофагов против этих возбудителей нет. Вместе с тем иногда такой бактериофаг – единственное эффективное средство для элиминации бактерий в присутствии пациентов с интенсивно контаминированных объектов больничной среды, ликвидации или профилактике эпидемической ситуации, грозящей тяжелыми осложнениями. Ранее в многочисленных исследованиях было показано, что при применении синегнойного бактериофага (при условии чувствительности к нему возбудителя) полная элиминация происходит в течение суток, прекращаются случаи новых заболеваний; при применении сальмонеллезного бактериофага эффект элиминации также выражен, достигалось 15-кратное снижение заболеваемости [3]. В последнее время интенсивно обсуждается риск инфицирования пациентов с муковисцидозом Burcholderia cepacia complex, присоединение которого осложняет течение и без того серьезного генетического заболевания, а применяемые изоляционные меры не гарантируют, что удастся избежать риска в полной мере. Биологическая дезинфекция Burcholderia бактериофагом могла бы быть весьма эффективной мерой обеспечения эпидемиологической безопасности в период пребывания такого пациента в медицинской организации.
Применение с целью лечения
Безопасность бактериофагов, связанный с ними возможный риск переноса факторов вирулентности, генов резистентности – один из серьезных аргументов, сдерживающих применение бактериофагов в клинической практике. В связи с бурным развитием современных методов секвенирования и их все большей доступностью встает вопрос о широком использовании технологий высокопроизводительного секвенирования [8] для определения полных геномов бактериофагов. Процедура должна стать обязательной как на этапе научно-исследовательской работы при создании препарата для определения стратегии развития фага ([умеренный или литический пути], содержит ли он гены факторов вирулентности или токсинов [9], а также гены антибиотикорезистентности [10, 11]), так и на этапе вывода бактериофага на медицинский рынок в качестве готового продукта для дезинфекции и терапии. Производитель при серийном выпуске зарегистрированного ранее и разработке нового лекарственного средства на основе бактериофагов должен руководствоваться «Правилами проведения исследований биологических лекарственных средств Евразийского экономического союза»4, в которых отражены современные принципы производства, качества, доклинических и клинических исследований лечебно-профилактических препаратов бактериофагов:
- каждый из фаговых штаммов, используемых в препарате, должен быть изучен с помощью молекулярно-генетических методов (полногеномного секвенирования) для определения его полной нуклеотидной последовательности ДНК с последующим биоинформационным анализом;
- необходимо включение в досье на препарат данных, касающихся бактериального штамма-хозяина, на котором проводится культивирование бактериофага в производственных условиях;
- требуется применение дополнительных методов очистки (ультрафильтрация, аффинная хроматография и т. д.) в технологическом процессе, которые обеспечивают освобождение фаголизатов от продуктов жизнедеятельности бактерий, эндо- и экзотоксинов, продуктов фаголизиса бактериальных клеток.
Генетический паспорт терапевтических фагов должен стать обязательным документом, удостоверяющим содержание ампулы и позволяющим в случае необходимости оценить как качественный, так и количественный (бактериофаги поливалентные) состав препарата. Кроме того, создание в перспективе базы данных полногеномных последовательностей терапевтических и дезинфицирующих бактериофагов в сочетании с генетическими данными их мишеней, например, возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, позволит значительно ускорить процедуру выбора бактериофага для купирования вспышек внутрибольничных инфекций, а также для лечения тяжелых случаев, вызванных антибиотикорезистентными штаммами.
Одним из существенных препятствий являются недостаточные знания врачей о бактериофагах и убежденность в их низкой эффективности для лечения. Анкетирование 2056 респондентов выявило, что 88% опрошенных считают недостаточными свои знания в области бактериофагии. На вопрос, применяют ли они бактериофаги для дезинфекции, отрицательно ответили 32%, для лечения – 72%, для профилактики – 46%. Отсутствие многоцентровых исследований в этой области не позволяет составить систематический обзор или мета-анализ, позволяющие получить доказательные данные, необходимые для клинических рекомендаций. Кроме того, нужно учитывать, что бактериофаги нельзя регламентировать для лечения как обязательное к применению средство, поскольку широкое, длительное и бесконтрольное использование их значительно повышает риск селекции госпитальных клонов.
Для обеспечения эпидемиологической безопасности пациентов препарат должен быть в упаковке на одного пациента. Флакон, содержащий 50 мл, имеющий достаточно высокую стоимость, как правило, не может быть полностью использован.
Важным аспектом является отсутствие исследований безопасности бактериофагов для новорожденных детей с низкой и экстремально низкой массой тела.
Все эти многочисленные проблемы препятствуют применению бактериофагов в практике, лишают дополнительных возможностей в борьбе с мульти- и панрезистентными микроорганизмами, не позволяют в должной мере использовать бактериофаги как одно из самых эффективных средств дезинфекции в больничной среде. Преодоление этих трудностей позволит сохранить и распространить в мировой практике приоритетные российские разработки в области бактериофагов.
