Rezistența la antibiotice crește atât de repede încât operația de rutină ar putea deveni în curând imposibilă. Dar oamenii de știință se luptă înapoi în lupta împotriva infecțiilor

întâmplă

Primul antibiotic care nu a funcționat pentru Debbie Forsythe a fost trimetoprimul. În martie 2016, Forsythe, un consilier de îngrijire primară genial din Morpeth, Northumberland, a contractat o infecție a tractului urinar. UTI sunt frecvente: peste 150 de milioane de oameni din întreaga lume contractează câte unul în fiecare an. Așadar, când Forsythe și-a văzut medicul de familie, ei i-au prescris tratamentul obișnuit: un curs de antibiotice de trei zile. Când, câteva săptămâni mai târziu, a leșinat și a început să transmită sânge, și-a văzut din nou medicul de familie, care i-a prescris din nou trimetoprim.

La trei zile după aceea, soțul lui Forsythe, Pete, a venit acasă pentru a-și găsi soția întinsă pe canapea, tremurând, neputând să cheme ajutor. A repezit-o la A&E. Ea a primit un al doilea antibiotic, gentamicina, și a fost tratată pentru sepsis, o complicație a infecției care poate fi fatală dacă nu este tratată rapid. Nici gentamicina nu a funcționat. Medicii au trimis sângele lui Forsythe pentru testare, dar astfel de teste pot dura zile: bacteriile trebuie cultivate în culturi, apoi testate împotriva mai multor antibiotice pentru a găsi un tratament adecvat. La cinci zile după ce a fost internată în spital, Forsythe a fost diagnosticată cu o infecție cu E coli multirezistentă la medicamente și i s-a administrat ertapenem, unul dintre așa-numitele „antibiotice de ultimă instanță”.

Suntem plini de antibiotice, folosindu-le pentru lucruri pe care nu ar trebui să le facem

A mers. Dar daunele provocate de episodul lui Forsythe au persistat și trăiește cu frica constantă de reapariția unei infecții. La șase luni de la prăbușirea ei, a dezvoltat o altă ITU, rezultând, din nou, într-o ședere în spital. „A trebuit să accept că nu mă voi mai întoarce acolo unde eram”, spune ea. "Fiica și fiul meu au spus că au simțit că și-au pierdut mama, pentru că eu nu eram cine eram înainte". Dar Forsythe a fost norocos. Sepsisul ucide în prezent mai mulți oameni în Marea Britanie decât cancerul pulmonar, iar numărul este în creștere, deoarece mai mulți dintre noi dezvoltăm infecții imune la antibiotice.

Rezistența antimicrobiană (RAM) - procesul bacteriilor (și drojdiilor și virusurilor) care evoluează mecanismele de apărare împotriva medicamentelor pe care le folosim pentru a le trata - progresează atât de repede încât ONU a numit-o „urgență de sănătate globală”. Cel puțin 2 milioane de americani contractă infecții rezistente la medicamente în fiecare an. Așa-numitele „superbugi” s-au răspândit rapid, în parte deoarece unele bacterii sunt capabile să împrumute gene de rezistență de la speciile învecinate printr-un proces numit transfer de gene orizontal. În 2013, cercetătorii din China au descoperit E coli care conține mcr-1, o genă rezistentă la colistină, un antibiotic de ultimă linie care, până de curând, era considerat prea toxic pentru uz uman. Infectiile rezistente la colistina au fost acum detectate in cel putin 30 de tari.

„În India și Pakistan, Bangladesh, China și țările din America de Sud, problema rezistenței este deja endemică”, spune Colin Garner, CEO al Antibiotic Research UK. În mai 2016, Revista guvernului britanic privind rezistența la antimicrobiene a estimat că până în 2050 infecțiile rezistente la antibiotice ar putea ucide 10 milioane de persoane pe an - mai mult decât toate cazurile de cancer combinate.

O concepție greșită obișnuită este că oamenii pot deveni rezistenți la antibiotice. Ei nu - bacteriile

„Avem șanse mari să ajungem într-un punct în care pentru o mulțime de oameni nu există antibiotice [eficiente]”, mi-a spus Daniel Berman, liderul echipei Global Health de la Nesta. Amenințarea este greu de imaginat. O lume fără antibiotice înseamnă întoarcerea la un timp fără transplanturi de organe, fără înlocuiri de șold, fără multe intervenții chirurgicale de rutină. Ar însemna mai multe milioane de femei care mor în timpul nașterii; face imposibile multe tratamente împotriva cancerului, inclusiv chimioterapia; și face ca chiar și cea mai mică rană să pună viața în pericol. După cum mi-a spus Berman: „Cei dintre noi care urmăresc acest lucru îndeaproape sunt de fapt destul de speriați”.

Bacteriile sunt peste tot: în corpurile noastre, în aer, în sol, acoperind fiecare suprafață în sextillions lor. Multe bacterii produc compuși antibiotici - exact câți, nu știm - probabil ca arme într-o luptă microscopică pentru resurse între diferite tulpini de bacterii care se desfășoară de miliarde de ani. Deoarece bacteriile se reproduc atât de repede, sunt capabile să evolueze cu o viteză uimitoare. Introduceți bacteriile la o concentrație suficient de slabă a unui antibiotic și rezistența poate apărea în câteva zile. Rezistența la penicilină a fost documentată pentru prima dată în 1940, cu un an înainte de prima utilizare la om. (O concepție greșită obișnuită este că oamenii pot deveni rezistenți la antibiotice. Ei nu - bacteriile fac.)

„Antibioticele au existat doar în ultimii 70 sau 80 de ani. Bug-urile sunt pe această planetă de 3 miliarde de ani. Și astfel au dezvoltat tot felul de mecanisme de supraviețuire ”, spune Garner.

Aducător de speranță: Slava Epstein, unul dintre descoperitorii teixobactinei. Fotografie: Mary Knox Merrill

Problema este că astăzi, și antibioticele sunt peste tot. Unui din trei dintre noi li se prescrie un curs de antibiotice în fiecare an - o cincime dintre acestea inutil, potrivit Public Health England. De zeci de ani, mulți fermieri au injectat în mod obișnuit animale cu antibiotice, atât pentru a le îngrasa, cât și pentru a preveni infecția (această practică este interzisă acum în UE, SUA și Canada.) „Generația noastră este plină de puterile antibioticelor”. spune Jim O'Neill, economistul din spatele revizuirii guvernului. „Problema este că le folosim pentru lucruri de care nu ar trebui să avem nevoie”.

În primele decenii de antibiotice, rezistența nu era o problemă gravă - am găsi doar un medicament nou. După ce penicilina a revoluționat asistența medicală pe câmpurile de luptă din cel de-al doilea război mondial, industria farmaceutică a început o eră de aur a descoperirii antibioticelor. Companiile au înrolat exploratori, misionari și călători din întreaga lume pentru a aduce înapoi probe de sol în căutarea compușilor noi. Streptomicina a fost descoperită într-un câmp din New Jersey; vancomicina, jungla Borneo; cefalosporine dintr-o priză de canalizare din Sardinia.

Dar epoca de aur a fost de scurtă durată. Noile descoperiri au încetinit. Compușii antibiotici sunt obișnuiți în natură, dar cei care pot ucide bacteriile fără a afecta oamenii nu sunt. În curând, marile companii farmaceutice au început să reducă finanțarea către departamentele lor de cercetare a antibioticelor înainte de a le opri cu totul.

„Realitatea este că nu avem suficiente investiții din partea sectorului privat pentru a sprijini noi cercetări și dezvoltări”, spune Tim Jinks, șeful programului de infecții rezistente la droguri de la Wellcome Trust. Problema este o economie simplă: în mod ideal, antibioticele ar fi ieftine, dar și utilizate cât mai puțin posibil. Aceasta nu este o propunere excelentă de afaceri. Și având în vedere că rezistența la antibiotice poate apărea imediat după un an de la introducerea unei noi clase, un nou antibiotic ar putea avea o durată de viață eficientă de 10-15 ani - abia suficient pentru a plăti ani de dezvoltare. „Numerele pur și simplu nu se adună”, spune el.

Încă mai există speranță. La începutul anului 2015, cercetătorii de la Universitatea Northeastern din Massachusetts au anunțat că au descoperit o nouă clasă de antibiotice într-un domeniu din Maine. Numită teixobactină, este produsă de o bacterie nou descoperită, Eleftheria terrae, și este eficientă împotriva unei game de infecții rezistente la medicamente. Teixobactina a fost descoperită de Slava Epstein și Kim Lewis, folosind un iChip, un dispozitiv ingenios de dimensiunea unui cip USB conceput pentru a depăși o problemă care a supărat biologii de zeci de ani: dintre miliardele nenumărate de bacterii din natură, doar 1% din speciile vor crește într-o cutie Petri. „Am venit cu un gadget simplu”, spune Lewis. „Iei bacterii din sol, le îmbraci între două membrane semipermeabile și înșelezi bacteriile.” Până în prezent, perechea a identificat aproximativ 80.000 de tulpini neculturate anterior folosind dispozitivul și a izolat mai multe antibiotice încurajatoare.

Teixobactina este deosebit de promițătoare dintr-un motiv simplu: până în prezent, nici o bacterie nu a reușit să dezvolte rezistență la aceasta. „Când am publicat ziarul în urmă cu patru ani, unii dintre colegii mei mi-au scris e-mailuri spunând:„ Trimite-mi teixobactină și îți voi trimite înapoi mutanți rezistenți ”, spune Lewis. "Încă aștept."

Ishwar Singh își amintește momentul în care a auzit despre teixobactină: „Era 7 ianuarie 2015, la BBC”, spune el. Cititor la Școala de Farmacie a Universității Lincoln, Singh este specializat în dezvoltarea de medicamente noi. Vestea l-a fascinat. Majoritatea antibioticelor vizeaza proteinele. Teixobactina acționează asupra unei lipide - elementul constitutiv al peretelui celular ”, explică el. Atacă simultan în mai multe moduri, făcând imposibilă rezistența - cel puțin până acum. Singh clătină din cap uimit. „Natura a construit o moleculă atât de frumoasă”.

„Natura a construit o moleculă atât de frumoasă”: Ishwar Singh de la Universitatea din Lincoln. Fotografie: Electric Egg

Astăzi, Singh conduce una dintre mai multe echipe din întreaga lume care dezvoltă teixobactină. Îl întâlnesc într-o dimineață umedă din ianuarie la laboratorul său, unde poartă ochelari fără margini și o expresie de optimism. Pe o bancă de laborator, Singh a schițat structura chimică a teixobactinei în markeri multicolori. Cercetătorii postdoctorali se amestecă, testând probele pentru puritate. Un doctorand ridică un flacon mic care conține lățimea miniaturii de pulbere albă fină. „Aceasta este teixobactina”, spune Singh.

La început, a produce chiar și o sumă atât de mică cheltuită provocatoare. Apoi, în martie anul trecut, echipa lui Singh a făcut o descoperire semnificativă: a înlocuit un aminoacid dificil de produs cu o altă alternativă disponibilă ieftin. „Nu a fost mult de pierdut, pentru că oamenii spuneau deja că nu va funcționa”, spune el. Dar a făcut-o - testele au arătat că este eficient în infecțiile la șoareci. Singh estimează că noua structură va reduce costul de producție de 200.000 de ori.

Cu toate acestea, teixobactina este încă la ani distanță de a fi testată la oameni. Aducerea pe piață ar putea dura un deceniu sau mai mult, dacă funcționează deloc. Alte medicamente noi sunt în continuare: zoliflodacina, destinată tratamentului Neisseria gonoree multirezistentă, se află în prezent în faza a treia a studiilor la om. În 2016, impulsionați de criza în creștere, SUA, Marea Britanie și organizațiile caritabile, inclusiv Wellcome Trust, au lansat inițiativa CARB-X, oferind finanțare de 500 de milioane de dolari pentru noi antibiotice promițătoare. Datorită tehnicilor precum secvențierea rapidă a genelor și metagenomica - care caută ADN-ul promițător din mediu, apoi îl clonează în bacterii noi - oamenii de știință au descoperit recent o întreagă serie de compuși noi promițători, inclusiv unul găsit în nasul uman. „Cu siguranță se întâmplă lucruri, ceea ce este bine”, spune Lewis. - Dar este un mic firicel.

Având în vedere urgența problemei, alții adoptă abordări mai pragmatice. Una dintre cele mai promițătoare este poate cea mai simplă: dați pacienților mai multe medicamente odată. „Tot ceea ce folosim pentru infecția obișnuită este monoterapia”, explică Anthony Coates, profesor de microbiologie medicală la spitalul didactic St George din Tooting, Londra. În schimb, terapia combinată - utilizarea mai multor medicamente complementare în comun - este standard în multe alte domenii. „SIDA este una, oncologia este alta”, spune el. „De ce nu facem asta cu bacterii comune?”

Îl întâlnesc acasă la Londra. Are o manieră liniștită, considerată, ceea ce face îngrijorarea sa cu atât mai alarmantă. „AMR este un dezastru”, spune el. „Vedem că această deteriorare se întâmplă mai repede decât mi-am imaginat vreodată”.

Specializarea lui Coates se află în așa-numitele întrerupătoare de rezistență la antibiotice - compuși care, aplicați în combinație, pot face din nou bacteriile rezistente la medicamente susceptibile la antibiotice. În 2002 a lansat o companie, Helperby Therapeutics, pentru a dezvolta medicamente combinate; mai multe sunt acum în studii clinice. „Analizăm mii de combinații”, spune el. Până de curând, munca a fost lentă și laborioasă, făcută manual, dar progresele în robotică și IA permit acum automatizarea unei mari părți din aceasta, ceea ce a permis combinații mai complexe.

Exact de ce funcționează terapiile combinate nu este întotdeauna clar. „Înțelegem câteva dintre cele două: aveți o eroare, faceți găuri în ea cu un antibiotic, apoi asta permite introducerea celui de-al doilea antibiotic”, spune Coates. „Când primești trei acțiuni împreună, este mai complicat. Patru și cinci: foarte complicat. ” Dar modul în care funcționează combinațiile nu este la fel de important ca și ceea ce fac.

Un avantaj al terapiei combinate este că multe dintre medicamentele Helperby sunt deja depistate prin testele clinice extinse necesare înainte de a putea fi administrate pacienților - „probabil milioane de oameni” - astfel încât probabilitatea ca medicamentele să nu treacă studiile la om sunt inferior.

Noile medicamente nu vor rezolva singure problema rezistenței. „Da, este important să obțineți noi medicamente, dar ajută la gestionarea problemei doar pentru o altă generație”, spune O'Neill. Ceea ce a adus sub control epidemia MRSA nu a fost un medicament, ci o igienă îmbunătățită a spitalului: spălarea mâinilor. Cea mai mare dorință a lui O'Neill nu este deloc un tratament. „Dacă mi s-ar spune„ Poți avea doar un singur lucru ”, ar fi diagnostice de ultimă generație pentru a reduce utilizarea necorespunzătoare”, spune el.

Diagnosticarea dacă o boală este cauzată de bacterii sau de un virus este una dintre cele mai frecvente sarcini cu care se confruntă medicii, dar este extrem de dificilă. Simptomele se suprapun. „Tipurile de teste de diagnostic care sunt utilizate în mod tradițional de către medici durează mult și sunt complexe”, explică Cassandra Kelly-Cirino, directorul amenințărilor emergente la Fundația pentru Diagnostici Inovatori Noi din Geneva. "Majoritatea medicilor vor greși din partea precauției și vor da antibiotice, chiar dacă pacientul ar putea avea de fapt un virus". Confruntat cu pacienții agitați, disperați să se simtă mai bine, este adesea mai ușor (și mai ieftin) să prescrie un curs de penicilină, indiferent dacă este necesar sau nu.

În 2014, într-o încercare de a dezvolta noi teste de diagnostic accesibile, guvernul britanic a lansat Premiul Longitudine de 8 milioane de lire sterline, care astăzi monitorizează 83 de echipe din 14 țări. „Unele dintre proiecte sunt cu adevărat inovatoare”, spune Daniel Berman, Nesta, care conduce echipa de judecători. Un grup australian folosește AI pentru a analiza tiparele testelor de sânge pentru a prezice septicemia. O echipă din Pune, India, a dezvoltat un ingenios test de mărime a cardului de credit, numit USense, pentru a testa UTI. „Pui o probă de urină în ea și îți spune care dintre cele patru antibiotice ar fi susceptibile”, spune Berman. Rezultatele durează 60 de minute. Dacă va avea succes, testul USense ar putea ajuta la prevenirea cazurilor precum Debbi Forsythe, în care un diagnostic mai rapid ar fi putut preveni sepsisul.

Pentru a face o picătură în rezistența la antibiotice va necesita astfel de eforturi internaționale. Aproximativ 90% din deciziile prognozate de RAM vor avea loc în Africa și Asia - țările în care utilizarea excesivă a antibioticelor și infecțiile rezistente sunt cele mai mari. Când a fost publicată analiza AMR în 2016, O'Neill a fost încurajat de răspunsul internațional. Dar de atunci, Brexit și administrația Trump au eliminat AMR de pe agenda știrilor. Și, în ciuda retoricii entuziaste, companiile farmaceutice continuă să calce apa.

„Ocazional cred că directorii executivi ai companiilor farmaceutice își spun singuri:„ Așteptăm doar până când va deveni o adevărată criză ”, spune O'Neill.