Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий. - Джессика Сакс

Роберт Ли предложил Шэрон Хиллиер усовершенствовать найденных ею вагинальных микробов методами генной инженерии. В 1998 году он основал компанию Osel, чтобы реализовать свой замысел. Научная команда, работающая в этой компании, усовершенствовала вагинальную бактерию Lactobacillus jensenii, добавив ей человеческий ген клеточного белка CD4, служащего молекулярной мишенью для ВИЧ. При смешивании с культурами человеческих клеток этот трансгенный микроб полностью подавлял их заражение лабораторным штаммом ВИЧ, а заразность штамма, выделенного из крови пациента, сокращал вдвое. В 2006 году исследователи сообщили, что им удалось создать, по-видимому, еще более сильное средство против ВИЧ: трансгенную L. jensenii, выделяющую белок циановирин N, — он разрушает вирусные частицы и, как было показано, позволяет предотвращать заражение ВИЧ у обезьян. Ген этого белка был выделен из ярко-голубой цианобактерии Nostoc ellipsosporum63. В начале 2007 года исследователи из компании Osel уже проверяли способность полученного ими нового противовирусного микроба предотвращать заражение ВИЧ у животных. Тем временем Ли продолжает как свою работу в компании, так и исследования в Стэнфордском университете, где в настоящее время он пытается реализовать новый замысел — создать микробов, которые подавляли бы вирусов, вызывающих развитие лейкемии.

В то время как Хиллман и Ли трудятся на передовой в борьбе за генетическое усовершенствование нашей собственной микрофлоры, другие ученые исследуют возможность создания живых трансгенных вакцин. Эти потенциальные вакцины будущего состоят из безвредных представителей нашей микрофлоры, модифицированных таким образом, чтобы они вырабатывали антигены (молекулярные маркеры) возбудителей опасных болезней. Теоретически, если такой микроб поселится у нас в организме, он будет побуждать нашу иммунную систему к производству антител против того “плохого парня”, чью “черную шляпу” на него надели.

Среди первых исследователей, которым удалось получить работающие образцы таких живых трансгенных вакцин, был Винсент Фискетти из Рокфеллеровского университета. В 1995 году он создал штамм одной из бактерий полости рта (Streptococcus gordonii), поверхность клеток которого усыпана характерными антигенами пиогенного стрептококкаб4. Биологи из Государственного университета Нью-Йорка, в свою очередь, создали другой трансгенный щгамм той же бактерии, клетки которого носят на себе антигены микроба Porphyromonas gingivalis — виновника определенной формы парадонтита, повреждающего костные ткани. А в Институте Пастера во Франции иммунологи получили целый ряд живых вакцин на основе штаммов бактерии Lactobacillus plantarum, используемой для производства йогурта. Один из этих штаммов синтезирует фрагмент столбнячного токсина, другой — антигены Helicobacter pylori, микроба, способствующего развитию язвы желудка. Другим ученым удалось создать трансгенных бактерий для живых вакцин против холеры, сальмонеллеза, шигеллеза, листериоза, туберкулеза, чумы, сибирской язвы и даже злокачественных опухолей, причем все они уже показали довольно неплохие результаты в экспериментах на животных.

Некоторые исследователи работают над созданием трансгенных бактерий, побуждающих иммунную систему производить антитела против вредных веществ, вырабатываемых нашим собственным организмом. Например, швейцарские ученые получили трансгенный штамм еще одной бактерии, используемой для производства йогурта (Lactobacillus johnsonif), на поверхности клеток которого имеется человеческая разновидность антител IgЕ, способствующих развитию аллергических реакций. Когда этот штамм вводят животным, он стимулирует выработку иммунной системой других антител (IgG), которые ликвидируют вызывающие неприятности антитела IgЕ.

“Применение живых бактерий в качестве носителей — мощное орудие, позволяющее эффективно доставлять в организм антигены, используемые для вакцинации, — писала немецкий иммунолог Эва Медина в опубликованном в 2001 году обзоре, посвященном новой и быстро развивающейся области медицинской иммунологии. — Возможности эксплуатации этой системы почти неограниченны”.

Но ее энтузиазм разделяют не все. “Перспективы улучшения пробиотических микробов с помощью генетических модификаций необходимо строго оценивать в плане возможного превращения безвредных и полезных микробов в возбудителей опасных инфекций”, — утверждает генетик Джо Камминс, бывший сотрудник Университета Западного Онтарио, недавно вышедший на пенсию. Одна из главных опасностей, по словам Камминса, состоит в том, что бактерии, введенные в организм единственного человека, способны легко передаваться другому. Когда речь идет о вакцинации против опасных инфекций, такая независимая передача может приносить огромную пользу. Но не исключено также, что она окажется небезопасной — если живые вакцины будут поселяться в организме не только у здоровых людей, но и у больных с нарушениями иммунитета.

Камминс обращает внимание еще и на такую опасность: живая вакцина, поселившаяся в ротовой полости, носоглотке или кишечнике, может производить непредвиденный эффект, повышая толерантность иммунной системы, вместо того чтобы способствовать борьбе с инфекциями. “Когда такие бактерии станут постоянным элементом экосистемы организма, иммунная система с большой вероятностью начнет принимать их за своих, — утверждает он, — и тогда они перестанут стимулировать выработку антител против болезнетворных микробов”. Он ссылается на недавние открытия иммунологов, показавших, что многократный контакт едва ли не с любым антигеном приводит к выключению иммунного ответа, по крайней мере в тех случаях, когда он не сопровождается сигналами об опасности, например о повреждениях тканей. Предположительно именно так наш организм и вырабатывает толерантность к антигенам, содержащимся в нашей пище, а также к микрофлоре нашего пищеварительного тракта и верхних дыхательных путей.

Особенно резко Камминс выступает против живых вакцин, в которых используются сигнальные вещества и антитела собственной иммунной системы организма. “Мы знаем по опыту, что вмешательства в работу иммунной системы могут приводить к неприятным сюрпризам”, — предупреждает он. В качестве примера он рассказывает о недавнем случае, когда безвредный вирус мышиной оспы внезапно сделался смертоносным, после того как австралийские исследователи добавили в него ген одного из белков, имеющихся на поверхности мышиных яйцеклеток. Ученые пытались получить мышиный контрацептив, но вакцинация мышей модифицированным вирусом вызывала отключение целого отдела их иммунной системы.

Пробиотики в животноводстве

Вакцины и пробиотики нового поколения могут не только направить развитие медицины в новое русло, но и помочь животноводству слезть с иглы антибиотиков. Весной 1998 года казалось, что команде Food and Feed (“Еда и корм”) исследовательской службы Министерства сельского хозяйства, работающей в городе Колледж-Стейшен в Техасе, удалось забить важный гол в этой игре. Сотрудники лаборатории разработали простой в применении пробиотический аэрозоль, препятствующий заражению свежевылупившихся цыплят сальмонеллами — опасными пищевыми бактериями, нередко загрязняющими сырые яйца и курятину. Аэрозоль, которым фермер может за считаные минуты обработать сотни цыплят, содержит смесь из двадцати девяти разновидностей безвредных и живучи/ бактерий, выделенных Дэвидом Нисбетом и его коллегами из пищеварительного тракта здоровых кур. Одноразовая обработка данным средством на всю жизнь защищала от сальмонелл более 99 % цыплят, а кроме того, ускоряла их рост в степени, сравнимой с той, что помогают достичь используемые для этой цели антибиотики.

Исследователи назвали полученное средство Preempt и в марте 1998 года оно было одобрено Управлением пищевых продуктов и медикаментов — новость, попавшая в заголовки национальных газет (“Полезные микробы спасают птиц от вредных”), а также в телерепортажи, где показывали счастливых фермеров, опрыскивающих сотни очаровательных желтых цыплят. Компания MS Bioscience, получившая лицензию на производство этого аэрозоля, описывала его в своем пресс-релизе как “первый бактериальный продукт нового поколения, специально предназначенный для повышения защищенности организма против болезней”. Выступая перед репортерами, Джон Делоаш, один из разработчиков аэрозоля, добавил, что его широкое использование может когда-нибудь позволить свести уровень опасных болезнетворных микробов в яйцах и сырой курятине до уровня “столь низкого, что это перестанет иметь какое-либо значение”.

Но ажиотаж вокруг нового средства вскоре начал спадать, первоначальная волна спроса на Preempt схлынула, и на него осталось лишь несколько долгосрочных заказов от “органических” птицеферм. В 2002 году компания MS Bioscience, не поднимая шума, прекратила продажи этого аэрозоля на североамериканском рынке. Что же произошло? Микробиолог Тодд Кэллауэй, присоединившийся к “пробиотической” команде исследовательской службы Министерства сельского хозяйства в 1999 году, говорит: “Это средство имело успех, но оно было все же не столь дешевым, как антибиотики. Его применение в пересчете на одну птицу обходилось примерно в один цент, притом, что с помощью антибиотиков фермеры могли добиться такой же стимуляции роста за одну треть цента”. Что же касается пользы аэрозоля для борьбы с сальмонеллами, то куры не страдают от этих опасных болезнетворных микробов, как люди, а платить фермерам дополнительные деньги за то, что их продукция гарантированно не будет загрязнена сальмонеллами, никто не собирался.