Фаготерапия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фаготерапия — лечение бактериальных инфекций с использованием вирусов, заражающих бактерий, или бактериофагов.

Существуют два основных направления фаготерапии. Первое основано на применении стандартных препаратов, в рамках второго вирусы подбираются для лечения каждого конкретного пациента индивидуально[1]. В любом случае фаговая терапия назначается только после проведения лабораторного анализа на чувствительность к бактериофагам и установления высокой литической активности бактериофагов в отношении инфекционных штаммов бактерий[2]. Нишей фаготерапии является лечение заболеваний, обусловленных бактериями со множественной лекарственной устойчивостью[3].

История[править | править код]

История фаговой терапии начинается в 1919 году, когда один из первооткрывателей вирусов бактерий, Феликс д’Эрелль, использовал фаговый препарат для борьбы с куриной холерой. Тогда же в парижском госпитале Неккер[fr] было успешно проведено лечение дизентерии у ребёнка. В 1920—1930-х годах в Европе и США было широко налажено производство фаговых препаратов, однако появление на рынке сульфаниламидов и антибиотиков, а также противоречивые данные исследований тех лет в отношении эффективности терапевтических средств на основе бактериофагов послужили причиной практически полного прекращения их использования. Исключением на этом фоне являлись Советский Союз, включая бывшую Советскую Грузию, где в 1923 году был основан специализированный институт, посвящённый исследованиям бактериофагов, и Польша[4][5]. Повсеместный возврат к идее фаговой терапии начался в 1980-х годах с появлением в англоязычной литературе результатов изучения её эффективности на животных[6]. В 2000-х годах фаготерапия рассматривалась в основном как крайнее средство для борьбы с полирезистентными бактериями. В 2020-х годах наблюдается рост интереса к фагам как к дополнению для антибиотикотерапии[7].

Особенности бактериофагов как противомикробных средств[править | править код]

Диапазон действия большинства бактериофагов ограничивается штаммами одного вида бактерий, причём это действие никогда не распространяется на все генетические варианты инфекционного агента. С одной стороны, это позволяет сохранить нормальные компоненты микробиоты человеческого организма. С другой стороны, это обусловливает обязательность проведения лабораторных анализов на чувствительность при назначении лечения, а также подразумевает постоянную доработку состава фаговых препаратов исходя из актуальных данных по циркулирующим на той или иной территории штаммам возбудителей[8]. Стандартный путь решения проблемы узкой специфичности состоит в приготовлении смесей разных фагов, «коктейлей». Коктейль может обладать активностью в отношении одного вида бактерий, — «моновалентный бактериофаг», или нескольких, — «поливалентный». Вследствие того, что состав зарегистрированных препаратов изменяется, для лабораторного анализа на чувствительность и лечения необходимо использовать фаги одной и той же серии[9].

Фаговые препараты не вызывают побочных явлений[10][11], но являются иммуногенными. Во всех случаях у пациентов через две или три недели после окончания фаготерапии в значимых титрах образуются штамм-специфичные антитела, что приводит к инактивации фагов. Поэтому при назначении повторных курсов необходима замена фаговых препаратов[9]. Бактериофаги взаимодействуют с системой врождённого иммунитета через фагоцитоз и цитокиновые ответы, а также влияют на адаптивный иммунитет, воздействуя на выработку антител и активацию клеток-эффекторов[12][13].

При низкой концентрации фаговых частиц в среде и малом количестве чувствительных бактерий характерное время адсорбции фага может превышать время, необходимое для деления бактерий, и всегда существует некоторая пороговая концентрация бактерий, необходимая для поддержания фаговой популяции[4]. Эффективное применение бактериофагов для контроля бактериального роста подразумевает либо наличие достаточного числа чувствительных бактерий, либо высокий титр вирусных частиц в используемом препарате[14]. В частности, наличие в терапевтическом коктейле малой примеси фага, способного вызвать лизис этиологического агента, не гарантирует эффективности препарата[15].

Бактерии легко развивают устойчивость к бактериофагам. Но если молекулы клеточной оболочки, так называемые «фаговые рецепторы», распознаваемые вирусами, являются также факторами патогенности, то устойчивые бактерии становятся менее опасными. Список примеров таких рецепторов включает в себя компоненты капсул и мембранные насосы[16]. С другой стороны, при развитии устойчивости Escherichia coli к одному из бактериофагов семейства Drexlerviridae появляются мутанты, обладающие повышенной устойчивостью к тетрациклину за счет изменений в структуре липополисахаридов[17].

Изменчивость бактериофагов, в свою очередь, позволяет в лабораторных условиях проводить селекцию вирусов с расширенным диапазоном действия[18]. При развитии фагорезистентности в ходе терапии было предложено из биоматериала пациентов выделять варианты фагов, преодолевшие бактериальную устойчивость, и использовать их для продолжения лечения[7].

Вирулентные бактериофаги различаются по значимым для практики свойствам, включая диапазон действия, длительность жизненного цикла, выход фаговых частиц на одну бактериальную клетку[16]. Некоторые бактериофаги несут гены ферментов, разрушающих биоплёнки[19]. Также известны медицинские бактериофаги, плохо проникающие через внеклеточный матрикс биоплёнок[20]. В серии случаев успешного применения фаговой «терапии сострадания» при костно-суставных инфекциях, вызванных в основном биоплёнкообразующим Staphylococcus aureus, лечение предварялось санацией очагов инфекции[21].

Бактериофаги часто рассматриваются как хорошее дополнение для антибиотикотерапии, поскольку в большинстве случаев проникают в бактериальную клетку и разрушают её по механизмам, отличным от механизмов действия антибиотиков, что, как считается, практически гарантирует отсутствие кросс-резистентности к фагам и антибиотикам[22][23]. Однако в экспериментах по подавлению роста E. coli сочетанным применением антибиотиков различных классов и бактериофагов было показано не только взаимное усиление действия, но и антагонизм[24]. Устойчивость Klebsiella pneumoniae к β-лактамам связывают с потерей поринов, и применение фагов, проникающих в клетки через порины, может приводить к селекции антибиотикорезистентных бактерий. Поэтому при комбинированной терапии рекомендуется использовать такие сочетания антибиотиков и бактериофагов, при которых проникновение в клетку или размножение вируса не зависит от подавляемой антибиотиком клеточной системы[7].

Требования к бактериофагам[править | править код]

Для терапии используют исключительно вирулентные бактериофаги, не обладающие возможностями реализации лизогенного жизненного цикла. Объясняется это тем, что во многих случаях умеренные фаги придают бактериям полезные для выживания свойства. Гены токсинов, определяющих патогенность таких известных возбудителей как Clostridium botulinum, Corynebacterium diphtheriae и Vibrio cholerae, содержатся в профагах. Случаи, когда профаги придают своим хозяевам дополнительные патогенные свойства, описаны для бактерий Escherichia coli, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus и Staphylococcus pyogenes[2]. Авторы государственной фармакопеи РФ вслед за европейскими специалистами предписывают использовать для терапии инфекционных заболеваний природные бактериофаги[8][25]. Принципы производства, требования по качеству, к проведению доклинических и клинических исследований для существующих и разрабатываемых препаратов бактериофагов изложены в «Правилах проведения исследований биологических лекарственных средств Евразийского экономического союза»[26]. Наиболее важные требования к фаговым препаратам заключаются в том, что (1) все используемые вирусы должны быть изучены методами высокопроизводительного секвенирования, (2) в досье на препарат включают данные, касающиеся штамма бактерии, на котором проводится культивирование бактериофага на производстве, (3) необходима очистка лизатов бактерий от продуктов их жизнедеятельности, эндо- и экзотоксинов и клеточного дебриса с использованием подходящих методов, таких как ультрафильтрация или аффинная хроматография[9].

Фаготерапия в России[править | править код]

Применение промышленных фаговых коктейлей[править | править код]

По состоянию на январь 2022 года, в Российской Федерации было зарегистрировано 16 лекарственных препаратов на основе бактериофагов производства НПО «Микроген»[27]. В это число входили жидкие лекарственные формы и таблетированные препараты с кислотоустойчивой оболочкой. В Санкт-Петербурге препарат Секстафаг был успешно использован для купирования внутрибольничной вспышки инфекции, вызванной Klebsiella pneumoniae в отделении реанимации новорожденных. В то время как рутинные меры инфекционного контроля, принятые для устранения вспышки, оказались неэффективными, использование фагового препарата позволило на месяц снизить до нуля частоту инфицирования K. pneumoniae в отделении[28].

Применение индивидуально подобранных фагов[править | править код]

Лечение бактериофагами, не зарегистрированными в качестве лекарственных средств, осуществляется в рамках научных исследований, проводимых различными центрами. Как правило, оно проводится при отсутствии альтернатив, — выявлении полирезистентного к антибиотикам возбудителя[9]. Для фаговых препаратов, подготовленных с использованием коллекционных вирусов, соблюдаются требования по качеству и безопасности[8][29].

Клинические испытания бактериофагов, проведённые в 2012—2018 годах в Новосибирске на базе НУЗ «Дорожная клиническая больница» и Центра новых медицинских технологий, позволили сформулировать требования к фаговой «терапии сострадания» при синдроме диабетической стопы[30][31]. Критериями для назначения терапии являются наличие бактериальной инфекции, однозначные показания к плановой ампутации и плохой ответ на проведённую ранее антибактериальную терапию, включая антибиотикотерапию. При назначении фаговых препаратов требуется получение письменного информированного согласия пациента. Такие коллекционные штаммы облигатно вирулентных фагов не должны содержать последовательностей, кодирующих токсины, что определяется полногеномным секвенированием. Бактериофаги, наносимые на очаги некроза при синдроме диабетической стопы, должны иметь титр от 107 до 1010 бляшкообразующих единиц на миллилитр. Если бактериофаг имеет недостаточно высокий титр, препарат готовится заново[31].

Устойчивость к бактериофагам[править | править код]

Распространённость природной устойчивости[править | править код]

Распространённость устойчивости к бактериофагам оценить сложно, поскольку основой фаговой терапии следует считать индивидуальный подход[7][29], а состав зарегистрированных лекарственных препаратов на основе бактериофагов подлежит корректировке при выпуске каждой новой партии[32]. Если говорить об отдельных бактериофагах, устойчивость к ним штаммов Enterococcus faecalis из различных лабораторных коллекций составляет 29—92 %[33][34]. Доля устойчивых штаммов Staphylococcus aureus может находиться в пределах 15—40 %[15][22][35].

В 2009—2011 годах в медицинских организациях Нижегородской области распространенность штаммов Staphylococcus spp., устойчивых к коммерческим препаратам бактериофагов, содержащим стафилококковый компонент, составила 42—49 %. В 2015—2016 годах доработка препаратов позволила снизить распространённость резистентности к ним среди стафилококков до 21 %[36]. По данным 2015—2017 годов, полученным в Ростове-на-Дону, устойчивость условно-патогенных бактерий, выделенных от детей с дисбактериозом кишечника, к коммерческим бактериофагам в среднем составляла 44 %. Большинство условно-патогенных бактерий, за исключением K. pneumoniae, были устойчивы к Секстафагу, но чувствительны к видоспецифичным фаговым монопрепаратам[37].

Приобретённая устойчивость[править | править код]

В ходе лечения фаговыми препаратами в большей части задокументированных случаев в остаточной популяции бактерий наблюдалось если не полное, то по крайней мере частичное замещение фагорезистентными формами[38], причём для развития устойчивости может быть достаточно двух дней применения препарата[39]. Поэтому по ходу лечения имеет смысл проводить мониторинг чувствительности с целью своевременной частичной или полной замены терапевтических фагов. В качестве меры по борьбе с резистентностью также рассматривается адаптация фагов к устойчивым штаммам in vitro[40]. В то же время, устойчивые к бактериофагам микроорганизмы могут характеризоваться пониженной скоростью роста, сниженной экспрессией детерминант вирулентности, потерей адгезивных свойств, значительно сокращённой продолжительностью жизни[41]. Иногда приобретённая фагорезистентность сопровождается повышенной чувствительностью к антибиотикам. Это рассматривается как основание для выбора в пользу более длительных курсов фаготерапии, которые следует продолжать даже несмотря на развившуюся резистентность[11].

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Landyshev NN, Voronko YG, Timoshina OY, Suslina SN, Akimkin VG, Miroshnikov KA (2020). “[A review of the regulatory framework for personalized bacteriophages registration]”. Voprosy Virusologii. 65 (5): 259—266. DOI:10.36233/0507-4088-2020-65-5-2. PMID 33533209.
  2. ↑ 1 2 Асланов, Б. И. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике. Федеральные клинические рекомендации : [арх. 21 октября 2020] / Б. И. Асланов, Л. П. Зуева, Л. А. Кафтырева … [и др.]. — М., 2014. — 39 с.
  3. ↑ Власов В. В., Тикунова Н. В., Морозова В. В. Бактериофаги как терапевтические препараты: что сдерживает их применение в медицине // Биохимия. — 2020. — Т. 85, № 11. — С. 1587—1600. — doi:10.31857/S0320972520110068.
  4. ↑ 1 2 Летаров А. В. Современные концепции биологии бактериофагов. — М.: ДеЛи, 2019. — 384 с. — ISBN 978-5-6042712-4-7.
  5. ↑ About us (англ.). G. Eliava Institute of Bacteriophages, Microbiology and Virology. Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 3 февраля 2022 года.
  6. ↑ Nikolich MP, Filippov AA (2020). “Bacteriophage therapy: developments and directions”. Antibiotics (Basel). 9 (3): 135. DOI:10.3390/antibiotics9030135. PMID 32213955.
  7. ↑ 1 2 3 4 Pirnay JP, Ferry T, Resch G (2022). “Recent progress toward the implementation of phage therapy in Western medicine”. FEMS Microbiology Reviews. 46 (1): fuab040. DOI:10.1093/femsre/fuab040. PMID 34289033.
  8. ↑ 1 2 3 Pirnay JP, Blasdel BG, Bretaudeau L et al. (2015). “Quality and safety requirements for sustainable phage therapy products”. Pharmaceutical Research. 32 (7): 2173—2179. DOI:10.1007/s11095-014-1617-7. PMID 25585954.
  9. ↑ 1 2 3 4 Алешкин А. В., Селькова Е. П., Ершова О. Н., и др. Концепция персонализированной фаготерапии пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии, страдающих инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи // Фундаментальная и клиническая медицина. — 2018. — Т. 3, № 2. — С. 66—74. — doi:10.23946/2500-0764-2018-3-2-66-74. Архивировано 21 января 2022 года.
  10. ↑ McCallin S, Alam Sarker S, Barretto C et al. (2013). “Safety analysis of a Russian phage cocktail: from metagenomic analysis to oral application in healthy human subjects”. Virology. 443 (2): 187—196. DOI:10.1016/j.virol.2013.05.022. PMID 23755967.
  11. ↑ 1 2 Górski A, Międzybrodzki R, Weber-Dąbrowska B et al. (2016). “Phage therapy: combating infections with potential for evolving from merely a treatment for complications to targeting diseases”. Frontiers in Microbiology. 7: 1515. DOI:10.3389/fmicb.2016.01515. PMID 27725811.
  12. ↑ Van Belleghem JD, Dąbrowska K, Vaneechoutte M, Barr JJ, Bollyky PL (2018). “Interactions between bacteriophage, bacteria, and the mammalian immune system”. Viruses. 11 (1): 10. DOI:10.3390/v11010010. PMID 30585199.
  13. ↑ Popescu M, Van Belleghem JD, Khosravi A, Bollyky PL (2021). “Bacteriophages and the immune system”. Annual Review of Virology. 8 (1): 415—435. DOI:10.1146/annurev-virology-091919-074551. PMID 34014761.
  14. ↑ Harper, DR. Selection of disease targets for phage therapy // Bacteriophages. — Cham : Springer, 2020. — P. 1—22. — ISBN 978-3-319-40598-8. — doi:10.1007/978-3-319-40598-8_42-1.
  15. ↑ 1 2 Kornienko M, Kuptsov N, Gorodnichev R et al. (2020). “Contribution of Podoviridae and Myoviridae bacteriophages to the effectiveness of anti-staphylococcal therapeutic cocktails”. Scientific Reports. 10 (1): 18612. DOI:10.1038/s41598-020-75637-x. PMID 33122703.
  16. ↑ 1 2 Hyman P (2019). “Phages for phage therapy: isolation, characterization, and host range breadth”. Pharmaceuticals (Basel). 12 (1): 35. DOI:10.3390/ph12010035. PMID 30862020.
  17. ↑ Burmeister AR, Fortier A, Roush C et al. (2020). “Pleiotropy complicates a trade-off between phage resistance and antibiotic resistance”. Proc Natl Acad Sci U S A. 117 (21): 11207—11216. DOI:10.1073/pnas.1919888117. PMID 32424102.
  18. ↑ Sáez Moreno D, Visram Z, Mutti M, Restrepo-Córdoba M, Hartmann S, Kremers AI, Tišáková L, Schertler S, Wittmann J, Kalali B et al. (2021). “ε2-phages are naturally bred and have a vastly improved host range in Staphylococcus aureus over wild type phages”. Pharmaceuticals (Basel). 15 (4): 325. DOI:10.3390/ph14040325. PMID 33918287.
  19. ↑ Knecht LE, Veljkovic M, Fieseler L (2020). “Diversity and function of phage encoded depolymerases”. Frontiers in Microbiology. 10: 2949. DOI:10.3389/fmicb.2019.02949. PMID 31998258.
  20. ↑ Pires DP, Melo LDR, Azeredo J (2021). “Understanding the complex phage-host interactions in biofilm communities”. Annual Review of Virology. 8 (1): 73—94. DOI:10.1146/annurev-virology-091919-074222. PMID 34186004.
  21. ↑ Patey O, McCallin S, Mazure H, Liddle M, Smithyman A, Dublanchet A (2018). “Clinical indications and compassionate use of phage therapy: personal experience and literature review with a focus on osteoarticular infections”. Viruses. 11 (1): 18. DOI:10.3390/v11010018. PMID 30597868.
  22. ↑ 1 2 Zhang G, Zhao Y, Paramasivan S, Richter K, Morales S, Wormald PJ, Vreugde S (2018). “Bacteriophage effectively kills multidrug resistant Staphylococcus aureus clinical isolates from chronic rhinosinusitis patients”. International Forum of Allergy & Rhinology. 8 (3): 406—414. DOI:10.1002/alr.22046. PMID 29240296.
  23. ↑ Valente L, Prazak J, Que YA, Cameron DR (2021). “Progress and pitfalls of bacteriophage therapy in critical care: a concise definitive review”. Critical Care Explorations. 3 (3): e0351. DOI:10.1097/CCE.0000000000000351. PMID 33786430.
  24. ↑ Gu Liu C, Green SI, Min L et al. (2020). “Phage-antibiotic synergy is driven by a unique combination of antibacterial mechanism of action and stoichiometry”. mBio. 11 (4): e01462–20. DOI:10.1128/mBio.01462-20. PMID 32753497.
  25. ↑ Государственная фармакопея Российской Федерации XIV : [рус.] / Министерство здравоохранения Российской Федерации. — М., 2018. — 7019 с.
  26. ↑ Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 3 ноября 2016 г. № 89 “Об утверждении Правил проведения исследований биологических лекарственных средств Евразийского экономического союза”. ГАРАНТ.РУ (14 декабря 2016). Дата обращения: 28 января 2022. Архивировано 28 января 2022 года.
  27. ↑ Государственный реестр лекарственных средств. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Дата обращения: 19 января 2022. Архивировано 15 апреля 2020 года.
  28. ↑ Асланов Б. И., Любимова А. В., Зуева Л. П. Бактериофаги как эффективные противоэпидемические средства для купирования вспышек внутрибольничных инфекций // Журнал инфектологии. — 2019. — Т. 11, № 1. — С. 65—70. — doi:10.22625/2072-6732-2019-11-1-65-70.
  29. ↑ 1 2 Fauconnier A (2017). “Regulating phage therapy: the biological master file concept could help to overcome regulatory challenge of personalized medicines”. EMBO Reports. 18 (2): 198—200. DOI:10.15252/embr.201643250. PMID 28082313.
  30. ↑ Бактериофаги: «Истребить врага и не затронуть друзей». ИХБФМ СО РАН (4 апреля 2014). Дата обращения: 21 января 2022. Архивировано 1 февраля 2022 года.
  31. ↑ 1 2 Morozova VV, Kozlova YN, Ganichev DA, Tikunova NV (2018). “Bacteriophage treatment of infected diabetic foot ulcers”. Methods in Molecular Biology. 1693: 151—158. DOI:10.1007/978-1-4939-7395-8_13. PMID 29119439.
  32. ↑ Зурабов А. Ю., Жиленков Е. Л., Попова В. М. Снова о фаготерапии: что не так, а что так? // Медицинский совет. — 2016. — № 16. — С. 44—50. — doi:10.21518/2079-701X-2016-16-44-50.
  33. ↑ Lee D, Im J, Na H, Ryu S, Yun CH, Han SH (2019). “The novel Enterococcus phage vB_EfaS_HEf13 has broad lytic activity against clinical isolates of Enterococcus faecalis”. Frontiers in Microbiology. 10: 2877. DOI:10.3389/fmicb.2019.02877. PMID 31921055.
  34. ↑ Tkachev PV, Pchelin IM, Azarov DV, Gorshkov AN, Shamova OV, Dmitriev AV, Goncharov AE (2022). “Two novel lytic bacteriophages infecting Enterococcus spp. are promising candidates for targeted antibacterial therapy”. Viruses. 14 (4): 831. DOI:10.3390/v14040831. PMID 35458561.
  35. ↑ Gupta R, Prasad Y (2011). “Efficacy of polyvalent bacteriophage P-27/HP to control multidrug resistant Staphylococcus aureus associated with human infections”. Current Microbiology. 62 (1): 255—260. DOI:10.1007/s00284-010-9699-x. PMID 20607539.
  36. ↑ Чанышева Р. Ф., Ковалишена О. В., Присада Т. В. Оптимизация применения бактериофагов для борьбы с инфекциями по результатам регионального микробиологического мониторинга // Медицинский альманах. — 2017. — Т. 4, № 49. — С. 33—37.
  37. ↑ Алексанина Н. В. Микробиологический мониторинг фагорезистентности условно-патогенной микрофлоры у детей с дисбиозами // Бактериофаги: теоретические и практические аспекты применения в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности : Материалы 4-ой научно-практической конференции с международным участием. — М.: Медицинское Маркетинговое Агентство, 2018. — С. 33. — ISBN 978-5-9905908-3-0. Архивировано 21 января 2022 года.
  38. ↑ Oechslin F (2018). “Resistance development to bacteriophages occurring during bacteriophage therapy”. Viruses. 10 (7): 351. DOI:10.3390/v10070351. PMID 29966329.
  39. ↑ Liu M, Hernandez-Morales A, Clark J et al. (2022). “Comparative genomics of Acinetobacter baumannii and therapeutic bacteriophages from a patient undergoing phage therapy”. Nature Communications. 13 (1): 3776. DOI:10.1038/s41467-022-31455-5. PMID 35773283.
  40. ↑ McCallin, Shawna. Bacterial resistance to phage and its impact on clinical therapy // Phage therapy: a practical approach / Shawna McCallin, Frank Oechslin. — Cham : Springer, 2019. — P. 59—88. — ISBN 978-3-030-26736-0. — doi:10.1007/978-3-030-26736-0_3.
  41. ↑ León M, Bastías R (2015). “Virulence reduction in bacteriophage resistant bacteria”. Frontiers in Microbiology. 6: 343. DOI:10.3389/fmicb.2015.00343. PMID 25954266.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Фаготерапия&oldid=132951494