Penitsilliin ja muud antibiootikumid on päästnud lugematu arvu elusid. Nende imepäraste ravimite vanus näib aga lõppemas. Ravimresistentsete mikroobide surm suureneb praeguselt 700 000-lt aastas 2025-le 10 miljonile. Siis ületavad nad vähki, südamehaigusi ja diabeeti kahjulike mõjude osas.
2019. aasta jaanuaris teatas Columbia ülikool, et New Yorgi Irvingi meditsiinikeskuses neli patsienti põevad ebatavalist tüüpi E. coli. Kuigi see uudis jäi meedia poolt suuresti märkamata, äratas see nakkushaiguste ekspertide tähelepanu. E. coli on üsna tavaline bakter ja on kahjutu, kui seda leidub maos, kus ta tavaliselt elab, kuid võib valedes kohtades, näiteks salatis, jahvatatud veiselihas või meie vereringesüsteemis surmavaks muutuda. Juhul, kui antibiootikumid on võitluses E. coli vastu abitud, surevad pooled patsientidest kahe nädala jooksul.
Seetõttu tekitas sellist ärevust Columbia ülikooli aruanne E. coli kohta. Mõne nakatunud patsiendi jaoks on viimane abinõu antibiootikum kolistiin - toksiline aine, mis võib põhjustada kõrvaltoimeid ja kahjustada neere ja aju. Columbia ülikooli teadaoleval E. colil oli mutatsioon MCR-1 geenis, andes sellele kolistiini suhtes immuunse omaduse.
"Proovime leida uut antibiootikumi, kuid me ei leia midagi," ütleb Massachusettsi üldhaigla nakkuskontrolli asedirektor Erica Shenoy. "Me võime saada nakkushaigusega patsiente, kellega me ei suuda võidelda."
Alates 1942. aastast, kui imekaunis eksperimentaalne ravim nimega penitsilliin kiirustati Bostoni haiglasse, kus see päästis ööklubi tulistamise 13 ohvri elu, on meditsiiniteadlased avastanud üle 100 uue antibiootikumi. Me vajame neid kõiki, kuid neist enam ei piisa. Ja põhjus pole ainult E. coli. On ka liikide Staphylococcus, Enterobacteriaceae ja Clostridium difficile liike, mis on osutunud tõhusaks antibiootikumide vastu. Ühes uuringus leiti, et antibiootikumiresistentsete haiguste tõttu surmad neljakordistusid aastatel 2007–2015. Hiljuti avastati New Yorgi ja Chicago haiglates seene Candida auris vastupidav, vastupidav versioon.mis põhjustas poolte nakatunud patsientide surma.
„USA haiguste tõrje ja ennetamise keskused teatavad, et kaks miljonit inimest kannatab Ameerikas aastas peamiste antibiootikumide suhtes resistentsete bakterite või seente käes ja nende tõttu sureb 23 000 inimest. "Ja see on ilmselt oluline alahindamine," ütleb infektsioonide kontrolli ja epidemioloogia spetsialistide liidu juht Karen Hoffmann. "Meil ei ole head ravimit, mis võimaldaks jälgida paljude ravimite suhtes resistentseid organisme, nii et me ei saa seda kindlalt öelda." Uuringud on näidanud, et Ameerika tervishoiusüsteem ületab sedalaadi haigustega patsientide aastaseid kulusid 3 miljardit dollarit.
Bakterid mikroskoobi all.
Ilmselt see sünge trend jätkub. Maailma Terviseorganisatsiooni eksperdid väidavad, et kogu maailmas suureneb ravimresistentsete mikroobide surmajuhtumite arv praeguselt 700 000-lt 2025. aastaks 10 miljonile. Selleks ajaks, kui need on muutunud inimeste peamiseks surmapõhjuseks, ületavad nad vähki, südamehaigusi ja diabeeti oma hävitava toimega. Enne antibiootikumide avastamist võis väike lõige, hammaste lagunemine või rutiinne operatsioon põhjustada surmavat bakteriaalset saastumist. Penitsilliin, imeravim ja muud antibiootikumid on viimastel aastatel päästnud lugematu arvu elusid. Nende imepäraste ravimite vanus näib aga lõppemas.
Reklaamvideo:
Teadlased püüavad tuvastada ja isoleerida baktereid, mis on juba olemasolevatele ravimitele vastupidavad, lootuses, et ulatuslikke haiguspuhanguid saab vältida. Nad püüavad vähendada antibiootikumide kasutamist, et aeglustada resistentsete bakterite teket. Kuid kõike seda on liiga vähe ja seda tehakse liiga hilja. Selline strateegia võimaldab meil saada vaid teatud aja. Haiglate kõige vanemad ja nõrgemad patsiendid on praegu kõige haavatavamad, kuid sedalaadi riskid levivad jätkuvalt. "Me näeme terveid noori, kellel on kuseteede või nahainfektsioonid, ja meil pole ravimeid, mis neid raviks," ütleb Helen Boucher.nakkushaiguste spetsialist Bostoni Tuftsi meditsiinikeskuses. „Tõenäoliselt ei saa me elundisiirdamist teha ja isegi rutiinseid operatsioone, näiteks liigese asendamist, teha ei saa. See peaks muretsema meile kõigile."
Meditsiinieksperdid loodavad lootustele täiesti uutele nakkushaiguste ravimise strateegiatele. Nad otsivad uusi viise bakterite hävitamiseks eksootilistes kohtades - viiruste, kalade limas ja isegi teistel planeetidel. Nad võimendavad arenguid nii genoomikas kui ka muudes valdkondades ning pakuvad uusi tehnoloogiaid bakterite kõrvaldamiseks ja nende leviku piiramiseks. Lisaks uurivad nad teraapiaid haiglates ja mujal, kus bakterid levivad, kasutades terviklikumat strateegiat bakterite vastu võitlemiseks nii meie kehas kui ka haiglates ja arstide kabinettides.
Alternatiivsed võimalused tunduvad paljulubavad, kuid nende rakendamine on veel kaugel. Pole veel selge, kas suudame välja mõelda uusi vahendeid, enne kui superbugid, nagu näiteks väravate juures asuv zombiearmee, meie kaitsemehhanismid hävitavad.
"Peame investeerima tohutuid summasid muude lähenemisviiside väljatöötamisse," ütleb Massachusettsi ülikooli ravimresistentsete bakterite spetsialist Margaret Riley. "Ja seda oli vaja hakata tegema 15 aastat tagasi."
Uued idukütid
Osa ravimresistentsuse probleemist on see, et mikroobid arenevad murettekitava kiirusega uuteks liikideks. Kui inimesel kulub paljunemist vähemalt 15 aastat, paljunevad sellised mikroobid nagu E. coli iga 20 minuti järel. Mitme aasta jooksul on nad võimelised läbima evolutsioonilise arengu perioodi, kuigi see võtaks inimesele miljoneid aastaid ja sellised muudatused hõlmavad võimalust hankida selliseid geneetilisi omadusi, mis taluvad ravimite mõju. Antibiootikume tarvitav isik on ideaalne ravim ravimresistentsete mikroobide tootmiseks. Uuringud näitavadet kui uue ravimi turule toomine, moodustuvad aasta jooksul esimesed selle suhtes resistentsed mikroobid,”ütleb Shenoy Massachusettsi üldhaiglast.
Ja farmaatsia valdkonnas ei asenda peaaegu miski antibiootikume, mis ei toimi enam bakteritele sobival viisil. Lisaks kulub uue antibiootikumi väljatöötamiseks umbes 2 miljardit dollarit ja umbes 10 aastat - väga vähe lootust, et tulemuseks on superravim, mis sellist investeeringut õigustab. "Uue antibiootikumi omamise trikk on kasutada seda võimalikult palju kordi ja võimalikult lühikese aja jooksul," ütles Baltimore'is asuva Johns Hopkinsi ülikooli Bayview meditsiinikeskuse nakkushaiguste osakonna juhataja Jonathan Zenilman. Johns Hopkins Bayview meditsiinikeskus). "Mis võiks sundida ravimifirmat välja töötama ravimit sellisele turule?" ta küsib.
Meditsiiniuurijad otsivad praegu teisi lähenemisviise. Üks neist on kaasata bioloogid, kes on huvitatud evolutsiooniteooria kasutamisest bakterite vastu võitlemisel. 1990ndatel alustati Riley juhtimisel Harvardis ja Yale'is uurimist, kuidas viirused tapavad baktereid ja bakterid üksteist hävitavad. 2000. aastal küsis üks tema kolleeg temalt pidevalt, kas tema töö on seotud inimese tervisega. "Ma pole kunagi sellele mõelnud," ütleb naine. "Kuid äkki sai kõik minu jaoks selgeks ja see küsimus haaras mind kinni."
Pärast seda on Riley veetnud kaks aastakümmet, et proovida rakendada viirussõjastrateegiat inimeste püsivate nakkushaiguste probleemi lahendamiseks. Faagideks kutsutud viirused, mis on põhiliselt kaitsva valguümbrise osa geneetilisest materjalist, hävitavad bakteri raku seinad ja kaaperdavad selle geneetilisi masinaid, muutes bakteri ise tehaseks, kus toodetakse rohkem viirusi. Riley uurib ka seda, kuidas bakterid toiduvõitluses mõnikord teisi baktereid tapavad. Seejuures surub bakterikoloonia konkurendid mõnikord välja nende toodetud mürgise valguga, mida nimetatakse bakteriotsiinideks.
Riley eesmärk pole mitte ainult kahjulike bakterite tapmine, vaid ka kasulike kaitsmine. Ligikaudu 400 triljonist bakterist, mis elavad igas meie kehas, on tema sõnul suur enamus kasulikke või kahjutuid ning ainult 10 000 protsenti neist on potentsiaalselt kahjulikud. Laia toimespektriga antibiootikumid nagu penitsilliin, tsiprofloksatsiin ja tetratsükliin, mida arstid arstide juhiste järgi laialdaselt kasutavad, ei suuda eristada häid ja halbu baktereid - nad hävitavad nad kõik valimatult. Selle tulemusel ei soodusta need ravimeetodid mitte ainult resistentsete bakterite teket, vaid põhjustavad ka patsiendile probleeme.
"Antibiootikumide kasutamine on nagu vesinikupommi kukutamine infektsiooni korral," ütleb Riley. "Te tapate 50% või rohkem kogu kehas leiduvatest bakteritest ja selle tagajärjel võib kasulike bakterite puudumine põhjustada rasvumist, depressiooni, allergiaid ja muid probleeme." Teisest küljest on bakteriofaagid ja bakteriotsiidid teoreetiliselt võimelised hävitama patsiendil nakkuslike bakterite koloonia, kahjustamata seejuures normaalset taimestikku või luues viljakat pinnast resistentsete bakterite moodustamiseks.
Maine'is Portlandis asuvas biotehnoloogiaettevõttes ImmuCell on välja töötatud bakteriotsiin, mis ravib lehmi mastiidi vastu - haigus, mis maksab piimatööstusele aastas kaks miljardit dollarit. Riley sõnul saavad tema labor ja teised tema moodi bakteriofaagid ja bakteriotsiinid suunata inimese mis tahes mikroobse saastumise ilma suurema resistentsuse riskita. "See on stabiilne ja vastupidav hävitusmehhanism, mis ilmus kaks miljardit aastat tagasi," ütleb ta.
Poolas, Gruusias ja Bangladeshis on juba edukalt läbi viidud mitmeid bakteriofaagiravi kliinilisi uuringuid. Läänes viiakse läbi edukaid uuringuid bakteriofaagide kasutamise kohta jalgade haavandite ravis. Tõsisemate haiguste raviks ei ole veel ühtegi uuringut käimas, kuid bakteriofaagide edukas kasutamine 2017. aastal Californias FDA hädaolukorra eeskirjade kohaselt mitme ravimiga resistentse patsiendi ravis on viinud USA teadlased üritavad välja töötada bakteriotsüütide ravi. Mõni neist võib lähiaastatel sellistes uuringutes edasi liikuda,sealhulgas mitme ravimresistentse tuberkuloosi ja teiste kopsupõletike ravis tsüstilise fibroosiga patsientidel, märgib Riley. Bakteriofaagide kasutamise uuringud on veel kaugel. Ameerika Ühendriikide valitsus on lubanud selliste alternatiivsete meetodite väljatöötamiseks 2 miljardit dollarit, kuid Riley sõnul "pole need vahendid kaugeltki piisavad".
Vähieksperdid uurivad aktiivselt ravimeid, mis võivad tugevdada immuunsussüsteemi, ja seda tüüpi immunoteraapia võib aidata nõrgestatud patsiendi kehal võidelda tema kehas resistentsete bakteritega. Teadlastel on õnnestunud lehmadel ja muudel imetajatel inimese antikehi toota, mida saab patsiendi kehasse süstida. Bostoni Harvardi ülikooli ja naistehaiglaga seotud Brighami haigla ja naistehaigla teatasid erakorralise töö tulemusel antikehade ja antibiootikumide kombinatsiooni kasutuselevõtust resistentse infektsiooniga patsiendi päästmiseks, kuid ravi tulemusi pole veel avalikustatud. Vastasel juhul võime öelda, et selliste lähenemisviiside kasutamisel nakatunud patsientide ravis on vähe tööd. Teadlased püüavad välja töötada ka vaktsiine resistentsete stafülokoki nakkuste ja teiste resistentsete bakterite vastu, kuid siiani on see seotud ainult teadusuuringutega. "Selline antibiootikumivaba ravi on alles uurimise algusjärgus," ütles Connecticuti osariigis Farmingtonis asuva UConni tervisemeditsiinikeskuse nakkushaiguste tõrje juht David Banach. Kuid me peame jätkuvalt otsima uusi lähenemisviise. "Connecticuti Farmi osariigis Farmingtonis asuva UConni tervisemeditsiinikeskuse nakkushaiguste kontrolli juht "Kuid me peame jätkuvalt otsima uusi lähenemisviise."Connecticuti Farmi osariigis Farmingtonis asuva UConni tervisemeditsiinikeskuse nakkushaiguste kontrolli juht "Kuid me peame jätkuvalt otsima uusi lähenemisviise."
Arvestades selle probleemi uskumatut pakilisust, tekib küsimus: miks on paljutõotavaid lahendusi nii kaua katsetatud ja jäävad nii kauaks kättesaamatud? Kuna neisse arendustesse investeeritakse vähe raha, ütles Bushehr Tafti meditsiinikeskusest. Riik kulutab miljardeid teadusuuringutele, kuid pole erainvesteeringuid, et muuta uurimistulemused toodetud ravimiteks ja seadmeteks. Busheri sõnul on ravimifirmadel vähe võimalusi teenida ravimeid, mida miljonid inimesed tõenäoliselt ei kasuta. Sama ebatõenäoline on, et hind tõuseb kümnete tuhandete dollariteni doosi kohta. "See majandusmudel ei tööta," ütleb ta.
Bakterite juhtimine
Ehkki antibiootikumid on tegelikult imelised ravimid, on meie praegused probleemid osaliselt tingitud asjaolust, et meditsiin on neile liiga palju rõhku pannud. Arstid määravad neile kõrvapõletiku, kurguvalu ja kuseteede infektsiooni. Kirurgid kasutavad neid postoperatiivsete infektsioonide ennetamiseks. Bakterid võivad arendada resistentsust ja antibiootikumid on mõttekas osana terviklikust lähenemisviisist bakterite paljunemise kontrollimiseks ja nakkuste raviks. Antibiootikumid kaotavad aeglaselt oma tõhususe, mistõttu rõhutavad meditsiinieksperdid vajadust terviklike strateegiate järele, et hoida bakterid kontrolli all.
Selle protsessi aeglustamiseks või vältimiseks aitavad esilekerkivate haiguspuhangute kiirem tuvastamine ja neile reageerimine, samuti spetsiaalsed ettevaatusabinõud antibiootikumide sihipärase kasutamise korral. Uued arendustestid võimaldavad tervishoiutöötajatel kiiresti ja odavalt tuvastada patsiendil või tema läheduses leiduvate bakterite geenid. „Me ei suuda iga patsiendi juurde, kes meie juurde tuleb, molekulaarseid uuringuid läbi viia. See prooviks heinakuhjas nõela leida, ütleb Shenoy. "Kuid kui suudame riskirühma kuuluvate patsientidega seotud uuringud piisavalt kiiresti läbi viia, siis võime tegutseda." Selline võimalus oleks kahtlemata parandamine võrreldes 150 aastat tagasi välja töötatud standardse bakteriaalse haiguse puhangu tuvastamise tehnikaga.
Lisaks keskenduvad nakkushaiguste spetsialistid resistentsete bakterite sisaldusele haiglates ilmumisel, selle asemel, et võimaldada neil patsientidele levida. Ligikaudu 5% kõigist Ameerika Ühendriikide haiglate patsientidest nakatub haiglanakkusega - st otse haiglas. Pole raske aru saada, miks see juhtub. Haiglad on suur kogum nõrgestatud immuunsussüsteemiga ja mitmesuguste haavade ja kahjustustega haigeid inimesi, mida ravitakse sõrmede ja meditsiiniliste instrumentidega ning seejärel kaasatakse neid sõrmi ja vahendeid teiste patsientide teenindamisse.
Vananev elanikkond ja uued protseduurid muudavad haiglapatsiendid veelgi haavatavamaks. Johns Hopkinsi ülikooli meditsiinikeskuse Zenilman viis läbi mitteametliku uuringu ja leidis, et enam kui pooltel patsientidest olid mingid implantaadid, mis on tavalised nakkusallikad. "Täna on haiglate patsiendid rühmana rohkem haiged kui kunagi varem," märgib ta. "Uuringud näitavad, et keskmiselt ei suuda haiglad umbes pooltel juhtudel midagi ette võtta," ütles Hoffman nakkuskontrolli ja epidemioloogia spetsialistide ühingust. "See on meie suurim probleem."
Haiglad on hakanud oma tava muutma. Nüüd kasutavad paljud seinu ultraviolettvalguse desinfitseerimiseks roboteid prügikastide kujul (palatid peaksid sel ajal olema tühjad, kuna selline valgus on inimestele kahjulik). Chicagost lõunas asuvas Riverside'i meditsiinikeskuses desinfitseerivad kaks Xenexi valmistatud robotit päevas rohkem kui 30 palatit.
Haiglate puhtana hoidmine oleks lihtsam, kui bakterid ei saaks kleepuda sellistele pindadele nagu lauaplaadid ja rõivad. Colorado osariigi ülikooli biomeditsiiniinsener Melissa Reynolds töötab välja materjale, mis on vastupidavad bakteritele. Tervishoiutöötajate rõivaid ning muid haiglates kasutatavaid materjale ja pindu ei oleks vaja desinfitseerida nii sageli, kui bakterid ei kogune. Bakteritega võitlemine on juhuslik suund Reynoldsi töös. Ta uuris, kuidas vältida hüübimist silmades, mida kirurgid kasutavad patsiendi arterite lahti hoidmiseks. Tundub, et võre nanokristallidest koosneva spetsiaalse katte kasutamine võrkudes ontakistab vererakkude kleepumist pinnale. Ta juhtis tähelepanu ka asjaolule, et bakterid ei suuda nanokristallilisest kattekihist kinni pidada. Ja ühel hetkel hüüdis üks tema laboratooriumi õpilastest: “Eureka! Miks mitte kasta puuvillast riiet nanokristallilisse lahusesse, et bakterid ei saaks riide peal püsida? " "Pärast seda avastasime mõned uued antibiootiliste omadustega materjalid," ütles Reynolds. "See viis meid oma töös uude suunda."et bakterid ei saaks kudedele jääda? " "Pärast seda avastasime mõned uued antibiootiliste omadustega materjalid," ütles Reynolds. "See viis meid oma töös uude suunda."et bakterid ei saaks kudedele jääda? " "Pärast seda avastasime mõned uued antibiootiliste omadustega materjalid," ütles Reynolds. "See viis meid oma töös uude suunda."
Suhteliselt bakterresistentse koe idee on juba läbinud terve rea katseid. "Aeg-ajalt puhasime töödeldud kude kokku igasuguste bakteritega ja pärast seda ei leidnud me sellelt ühtegi bakterit," räägib ta. "Proovime seda mehhanismi endiselt välja mõelda, kuid teame, et see meetod on efektiivne väga paljude bakteritüüpide korral." Ta teeb juba koostööd suure meditsiiniseadmetega tegeleva ettevõttega, et tõestada, et nanokristalle saab tootmisprotsessis lisada väikeste lisakuludeta. Praegu uurib ta võimalusi, kuidas neid kristalle kasutada muudes haiglamaterjalides, sealhulgas roostevabast terasest, värvidest ja plastist. Sel viisil töödeldud materjalid on bakterite eest kaitstud palju kauem,kui traditsiooniliste desinfitseerimisvahenditega töödeldud haiglapinnad, märgib ta.
Laserid on veel üks potentsiaalne bakterite vastu võitlemise vahend. Mohamed Seleem Purdue ülikoolist ja tema kolleegid püüavad leida viisi nakkuslike bakterite kiireks tuvastamiseks vereproovides, paljastades neid eri värvi laserkiirtega. Selle käigus leidsid nad, et teatud ravimresistentsed bakterid suutsid muuta oma värvi kullast valgeks vaid mõne sekundi jooksul pärast lühiajalist kokkupuudet sinise laserkiirega. Osa neist "valgendatud" bakteritest suri, teised olid aga nii nõrgad, et kaotasid võime tavapäraste antibiootikumide mõju vastu seista. Selgus, et sinine valgus ründab pigmente bakterite välismembraanis. “See toimib ainult teatud pigmendi peal,” ütleb Selim."Seetõttu ei mõjuta see teisi rakke."
Selim ja tema kolleegid püüavad leida viise, kuidas laseri värvi häälestada, et suunata see teatud resistentsetesse bakteritesse. Kui tema töö on edukas, saavad tervishoiutöötajad kasutada tavalisest taskulampist suuremaid lasereid, et patsiendi nahal kahjulikke baktereid ohutult hävitada ja arstide kabinetti desinfitseerida. Tala saab kasutada ka tervishoiutöötajate naha ja rõivaste töötlemiseks, et vältida nakkuse levikut. Tema kolleegid valmistuvad praegu kliiniliste uuringute läbiviimiseks.
Selim usub ka, et seda valgust saab kasutada raskete ja ohtlike resistentsete vereinfektsioonide korral. Sel juhul saab patsiendi ühendada südame-kopsumasinaga ja verd saab töödelda sellise kiirga, mis läbib masinat. "Põhimõtteliselt võtate patsiendi vere, steriliseerite selle ja tagastate patsiendile," ütleb ta.
Aeglustage superbugide arengut
Ehkki farmaatsiatööstus on suures osas antibiootikumide tootmisest loobunud, loodavad teadlased siiski leida uut tüüpi antibiootikume. Antibiootikumide revolutsioon algas 1928. aastal, kui Alexander Fleming naasis puhkuselt oma Londoni laborisse ja avastas kummalise väljanägemisega hallituse, mis oli tekkinud akna juurest kraavi. Pärast seda on teadlased püüdnud uurida looduse iga nurka, lootes leida uusi tapjabaktereid. Uued ained, mis võivad resistentsetele bakteritele surmavad olla, kuid inimestele kahjutud, on hiljutised teated, mis viitavad putukatele, vetikatele, noorkalade limale, Iirimaa arseenirikkale mudale ja isegi Marsi pinnasele. Üks Hollandi Leideni ülikooli teadlaste rühm proovib luua kunstlikku bakterit lootuses, etet selle alusel on võimalik uut antibiootikumi hankida.
Lisaks üritavad arstid olemasolevaid antibiootikume maksimaalselt ära kasutada, aeglustades uute resistentsete liikide teket. See nõuab antibiootikumide liigtarbimise vähendamist, mis annab superbugidele stiimuli evolutsiooniliseks arenguks. Selline tegevus peab muutuma rahvusvaheliseks, kuna resistentsed bakterid rändavad sageli ühest maailma osast teise.
Arengumaad on eriti altid bakteriohtudele, mis rändavad seejärel Ameerika Ühendriikidesse, kirjutab Yukoni väljaanne Banak. Uuringute kohaselt levitavad kohalikud apteegid enamikku maailma antibiootikumidest juba käsimüügis, mille tulemusel suureneb antibiootikumide tarbimine aastatel 2000 kuni 2015 65 protsenti. Saadud resistentsed bakterid rändavad miljonite rändurite magudes hõlpsasti ümber maailma. "Antibiootikumide liigtarbimise mõju nendes riikides ning sealsed elutingimused ja keskkond soodustavad resistentsete organismide levikut kogu maailmas," rõhutab ta.
David H. Freedman
