Penicilin a další antibiotika zachránila bezpočet životů. Zdá se však, že věk těchto zázračných drog končí. Úmrtí na léky rezistentní mikroby se do roku 2025 zvýší ze současných 700 000 ročně na 10 milionů. Pak budou předcházet rakovině, srdečním onemocněním a cukrovce v jejich škodlivých účincích.
V lednu 2019 Columbia University informovala, že čtyři pacienti v Irving Medical Center v New Yorku trpěli neobvyklým typem E. coli. I když tato zpráva z velké části zůstala bez povšimnutí médií, přitahovala pozornost odborníků na infekční choroby. E. coli je docela běžná bakterie a je neškodná, pokud se nachází v žaludku, kde obvykle žije, ale může se stát smrtelným na špatných místech, jako je například salát, mleté hovězí maso nebo náš oběhový systém. V případě, že antibiotika jsou v boji proti E. coli bezmocná, polovina pacientů zemře během dvou týdnů.
Proto zpráva Columbia University o E. coli způsobila takový alarm. U některých infikovaných pacientů leží poslední možnost antibiotikum kolistin, toxická látka, která může způsobit vedlejší účinky a poškodit ledviny a mozek. E. coli uváděná na Columbia University měla mutaci v genu MCR-1, což jí dělalo hroznou vlastnost, že je imunní vůči kolistinu.
"Snažíme se najít nové antibiotikum, ale nemůžeme nic najít," říká Erica Shenoy, zástupkyně ředitele pro kontrolu infekce v Massachusetts General Hospital. "Můžeme dostat pacienty s infekčním onemocněním, se kterým nemůžeme bojovat."
Od roku 1942, kdy byl do Bostonské nemocnice vletěn úžasně experimentální lék zvaný penicilin, kde zachránil životy 13 obětí přestřelky v nočním klubu, objevili lékaři více než 100 nových antibiotik. Potřebujeme je všechny, ale už jich nestačí. A důvodem není pouze E. coli. Existují také druhy Staphylococcus, Enterobacteriaceae a Clostridium difficile, u kterých bylo prokázáno, že úspěšně působí proti antibiotikům. Jedna studie zjistila, že počet úmrtí na nemoci rezistentní na antibiotika se v letech 2007 až 2015 čtyřnásobně zvýšil. Nedávno byla v nemocnicích v New Yorku a Chicagu objevena rezistentní rezistentní verze houby Candida auris.což způsobilo smrt poloviny infikovaných pacientů.
„Americká centra pro kontrolu a prevenci nemocí uvádějí, že dva miliony lidí ročně v Americe trpí bakteriemi nebo houbami, které jsou rezistentní na hlavní antibiotika, a že na ně zemře 23 000 lidí. "A to je pravděpodobně významné podhodnocení," říká Karen Hoffmann, vedoucí Asociace profesionálů v oblasti kontroly infekcí a epidemiologie. "Nemáme dobrý systém pro sledování organismů odolných vůči více lékům, takže nemůžeme s jistotou říci." Studie prokázaly, že roční náklady na americký systém zdravotní péče pro pacienty s tímto druhem onemocnění přesahují 3 miliardy dolarů.
Bakterie pod mikroskopem.
Zdá se, že tento ponurý trend bude pokračovat. Odborníci Světové zdravotnické organizace tvrdí, že celosvětová úmrtnost na mikroby odolné vůči drogám vzroste ze současných 700 000 ročně na 10 milionů do roku 2025. Do této doby, poté, co se stanou hlavní příčinou úmrtí lidí, překonají rakovinu, srdeční choroby a cukrovku v jejich ničivých účincích. Před objevením antibiotik mohl malý řez, zubní kaz nebo rutinní operace způsobit smrtelnou bakteriální kontaminaci. Penicilin, „zázračný lék“a další antibiotika zachránily v posledních letech nespočet životů. Zdá se však, že věk těchto zázračných drog končí.
Propagační video:
Vědci se snaží identifikovat a izolovat ty bakterie, které jsou již rezistentní vůči existujícím lékům, v naději, že se tak lze vyhnout rozsáhlým ohniskům nemoci. Snaží se omezit používání antibiotik ke zpomalení vzniku rezistentních bakterií. Ale to vše je příliš málo a je to příliš pozdě. Taková strategie nám umožní získat určité množství času. Nejstarší a nejslabší pacienti v nemocnicích jsou v současné době nejzranitelnější kategorií, ale rizika tohoto druhu se stále šíří. "Vidíme zdravé mladé lidi s infekcemi močových cest nebo kůže a nemáme léky k jejich léčbě," říká Helen Boucher.specialista na infekční choroby v Tufts Medical Center v Bostonu. "Pravděpodobně nebudeme schopni provádět transplantace orgánů a ani nebudeme schopni provádět rutinní operace, jako je náhrada kloubů." To by se mělo týkat nás všech. ““
Zdravotničtí odborníci upírají své naděje na zcela nové strategie léčby infekčních nemocí. Hledají nové způsoby, jak ničit bakterie na exotických místech - viry, rybí sliz a dokonce i na jiných planetách. Využívají vývoje genomiky a dalších oborů a nabízejí nové technologie k odstranění bakterií a omezení jejich šíření. Kromě toho dále zkoumají terapie v nemocnicích a kdekoli jinde, kde se bakterie šíří, pomocí holističtějších strategií boje proti bakteriím v našich tělech, jakož i v našich nemocnicích a lékařských kancelářích.
Alternativní možnosti se zdají slibné, ale jejich implementace je stále daleko. Zatím není jasné, jestli budeme schopni vymyslet nějaké nové prostředky, než superbugy, jako je zombie armáda u bran, zničí naši obranu.
"Potřebujeme investovat obrovské množství peněz do rozvoje dalších přístupů," říká Margaret Riley, specialista na léky rezistentní na léky na University of Massachusetts. "A bylo nutné začít dělat to před 15 lety."
Noví lovci zárodků
Součástí problému s rezistencí na léčiva je to, že mikroby se vyvíjejí alarmujícím tempem na nové druhy. Pokud to člověku zabere 15 a více let, než se dokáže rozmnožit, rozmnožují se mikroby, jako je E. coli, každých 20 minut. Během několika let jsou schopni projít obdobím evolučního vývoje, zatímco by to trvalo osobě miliony let, a takové změny zahrnují možnost získat takové genetické vlastnosti, které vydrží účinky drog. Osoba užívající antibiotika je perfektní laboratoř pro výrobu mikrobů odolných vůči lékům. Výzkum ukazuježe po zavedení nového léku se vytvoří první mikroby, které jsou vůči němu rezistentní, do jednoho roku, “říká Shenoy z Massachusetts General Hospital.
A ve farmaceutickém oboru neexistuje téměř nic, co by nahradilo antibiotika, která již na bakterie nepůsobí vhodným způsobem. Vývoj nového antibiotika navíc vyžaduje asi 2 miliardy dolarů a asi 10 let - s velmi malou nadějí, že výsledkem bude super droga, která odůvodní takovou investici. "Trik vlastnění nového antibiotika spočívá v tom, že se používá tolikrát a v co nejkratším čase," řekl Jonathan Zenilman, vedoucí oddělení infekčních chorob v lékařském centru Bayview University of Johns Hopkins v Baltimoru. Johns Hopkins Bayview Medical Center). "Co by mohlo donutit farmaceutickou společnost vyvinout lék pro takový trh?" ptá se.
Lékařští vědci v současné době hledají jiné přístupy. Jedním z nich je zapojit biology, kteří mají zájem o použití evoluční teorie k boji s bakteriemi. V 90. letech se pod vedením Rileyho na Harvardské univerzitě a na Yale University začal výzkum toho, jak viry ničí bakterie a bakterie se ničí. V roce 2000 se jí jedna z jejích kolegů neustále zeptala, zda má její práce něco společného s lidským zdravím. "Nikdy jsem o tom nepřemýšlela," říká. "Ale najednou mi bylo všechno jasné a touto otázkou jsem se zmocnil."
Od té doby strávil Riley dvě desetiletí pokusem o aplikaci strategie boje proti virům k řešení problému přetrvávajících infekčních nemocí u lidí. Viry zvané fágy, které jsou v podstatě součástí genetického materiálu v ochranném proteinovém obalu, ničí bakteriální buněčné stěny a unesou jeho genetický aparát, čímž se bakterie přemění v továrnu na výrobu dalších virů. Riley také studuje, jak bakterie v boji o jídlo zabíjejí jiné bakterie. Při tom bakteriální kolonie někdy vytlačí konkurenty z toxického proteinu, který produkují zvaného bakteriociny.
Cílem Riley není jen zabíjet škodlivé bakterie, ale také chránit ty prospěšné. Z přibližně 400 bilionů bakterií, které obývají každé z našich těl, říká, že velká většina je prospěšných nebo neškodných a pouze 10 000 procent z nich je potenciálně škodlivých. Širokospektrální antibiotika, jako je penicilin, ciprofloxacin a tetracyklin, často používaná lékaři podle pokynů lékařů, nemohou rozlišovat mezi dobrými a špatnými bakteriemi - všechny je nerozlišují. Výsledkem je, že tato léčba nejen podporuje vznik rezistentních bakterií, ale také způsobuje pacientovi problémy.
"Použití antibiotik je jako hodit vodíkovou bombu na infekci," říká Riley. "Zabijete 50% nebo více z celkových bakterií ve vašem těle a v důsledku toho může nedostatek dobrých bakterií vést k obezitě, depresi, alergiím a dalším problémům." Na druhé straně jsou bakteriofágy a bakteriocidy teoreticky schopné zničit kolonii infekčních bakterií u pacienta, a to vše bez poškození normální flóry nebo vytvoření úrodné půdy pro tvorbu rezistentních bakterií.
ImmuCell, biotechnologická společnost v Portlandu, Maine, vyvinula bakteriocin, který léčí krávy na mastitidu, což je onemocnění, které stojí mlékárenský průmysl ročně 2 miliardy dolarů. Riley říká, že její laboratoř a další, jako je ona, dokážou bakteriofágy a bakteriociny zacílit na jakoukoli lidskou mikrobiální kontaminaci bez rizika zvýšené rezistence. "Jedná se o stabilní a trvalý destrukční mechanismus, který se objevil před 2 miliardami let," říká.
V Polsku, Gruzii a Bangladéši již bylo úspěšně provedeno několik klinických studií bakteriofágové terapie. Na Západě probíhají úspěšné pokusy o použití bakteriofágů při léčbě vředů nohou. Dosud neprobíhají žádné studie k léčbě závažnějších onemocnění, ale úspěšné použití bakteriofágů v léčbě pacientů odolných vůči více lékům v Kalifornii v roce 2017 podle nouzových předpisů FDA vedlo k dalšímu vědci ve Spojených státech se snaží vyvinout bakteriocytové terapie. Někteří z nich v následujících letech mohou v takových studiích postupovat,včetně léčby tuberkulózy rezistentní na více léčiv a jiných plicních infekcí u pacientů s cystickou fibrózou, Riley poznamenává. Výzkum používání bakteriofágů je stále pozadu. Vláda Spojených států slíbila 2 miliardy dolarů na vývoj takových alternativních metod, ale podle Rileyho „tyto prostředky nejsou zdaleka dostačující“.
Experti na rakovinu aktivně studují léky, které mohou posílit imunitní systém, a tento typ imunoterapie může pomoci oslabenému tělu pacienta bojovat proti bakteriím v jeho těle. Výzkumníkům se podařilo vytvořit lidské protilátky u krav a jiných savců, které mohou být injikovány do těla pacienta. Nemocnice Brigham a ženská nemocnice, přidružená k Harvardské univerzitě v Bostonu a ženská nemocnice, v důsledku pohotovostní práce, informovala o zavedení kombinace protilátek a antibiotik, která by pacientovi ušetřila odolnou infekci, ale výsledky léčby dosud nebyly uvolněny. Jinak lze říci, že s použitím těchto přístupů v léčbě infikovaných pacientů se pracuje jen velmi málo. Vědci se také snaží vyvinout vakcíny proti rezistentním stafylokokovým infekcím a jiným rezistentním bakteriím, ale zatím jde pouze o výzkum. "Tento druh léčby bez antibiotik je stále v raných stádiích výzkumu," řekl David Banach, vedoucí kontroly infekčních chorob ve zdravotnickém centru UConn Health ve Farmingtonu v Connecticutu. Musíme však stále hledat nové přístupy. ““Vedoucí kontroly infekčních nemocí ve zdravotnickém centru UConn Health ve Farmingtonu v Connecticutu „Musíme však stále hledat nové přístupy.“Vedoucí kontroly infekčních nemocí ve zdravotnickém centru UConn Health ve Farmingtonu v Connecticutu „Musíme však stále hledat nové přístupy.“
Vzhledem k neuvěřitelné naléhavosti tohoto problému vyvstává otázka: Proč byla slibná řešení testována tak dlouho a zůstávají tak dlouho nedostupná? Protože do tohoto vývoje je investováno málo peněz, říká Bushehr z Taft Medical Center. Stát vynakládá miliardy na výzkum, ale neexistují žádné soukromé investice, aby se výsledky výzkumu změnily na vyráběné drogy a zařízení. Podle Bushera mají farmaceutické společnosti malou šanci na zisk z výroby drog, které pravděpodobně nebudou použity miliony lidí. Stejně tak je nepravděpodobné, že cena vzroste na desítky tisíc dolarů za dávku. "Tento ekonomický model nefunguje," říká.
Řízení bakterií
Přestože antibiotika jsou vlastně zázračné léky, naše současné problémy jsou částečně způsobeny tím, že medicína na ně kladla příliš velký důraz. Lékaři jim předepisují infekce uší, bolest v krku a infekce močových cest. Lékaři je používají k prevenci pooperačních infekcí. Bakterie mohou vyvinout rezistenci a antibiotika mají smysl jako součást holistického přístupu ke kontrole bakteriální proliferace a léčbě infekcí. Antibiotika pomalu ztrácí svou účinnost, proto lékaři zdůrazňují potřebu komplexních strategií, jak udržet bakterie pod kontrolou.
Rychlejší identifikace a reakce na vznikající ohniska nemocí a zvláštní opatření při cíleném používání antibiotik pomáhají zpomalit nebo zabránit tomuto procesu. Nové vývojové testy umožní zdravotnickým pracovníkům rychle a levně identifikovat geny všech bakterií nalezených u pacienta nebo v jeho blízkosti. "Nejsme schopni provádět molekulární výzkum u každého pacienta, který k nám přichází." Snaží se najít jehlu v kupce sena, říká Shenoy. "Ale pokud dokážeme dostatečně rychle provést výzkum vysoce rizikových pacientů, můžeme podniknout kroky." Takovou možností by bylo bezpochyby zlepšení oproti standardní technice identifikace ohnisek bakteriálních chorob vyvinuté před 150 lety.
Specialisté na infekční choroby se navíc zaměřují na to, aby obsahovali rezistentní bakterie, když se objeví v nemocnicích, a ne aby jim umožnili jejich šíření na pacienty. Přibližně 5% všech pacientů v nemocnicích ve Spojených státech je infikováno nozokomiální infekcí - to znamená přímo v nemocnici samotné. Není těžké pochopit, proč se to děje. Nemocnice jsou velké shromáždění nemocných s oslabeným imunitním systémem a různými ranami a lézemi, které jsou léčeny prsty a lékařskými nástroji, a tyto prsty a nástroje se pak používají k podávání jiným pacientům.
Stárnoucí populace a nové postupy zvyšují zranitelnost nemocničních pacientů. Zenilman z Johns Hopkins University Medical Center provedl neformální studii a zjistil, že více než polovina všech pacientů měla implantáty jakéhokoli druhu, což jsou běžné zdroje infekce. "Pacienti v nemocnicích jsou dnes nemocnější jako skupina více než kdy předtím," poznamenává. „Výzkumy ukazují, že nemocnice v přibližně polovině případů neprobíhají v průměru,“řekl Hoffman z Asociace pro kontrolu infekcí a epidemiologii. "To je náš největší problém."
Nemocnice začínají měnit svou praxi. Mnozí nyní používají roboty ve formě popelnic k dezinfekci stěn ultrafialovým světlem (oddělení by měla být v tuto chvíli prázdná, protože tento druh světla je pro člověka škodlivý). V Riverside Medical Center, jižně od Chicaga, dezinfikují dva roboty Xenexu více než 30 oddělení denně.
Bylo by snazší udržovat nemocnice v čistotě, pokud by bakterie nebyly schopny přilnout k povrchům, jako jsou stolní stoly a oblečení. Melissa Reynolds, biomedicínská inženýrka na Colorado State University, vyvíjí materiály odolné vůči bakteriím. Oblečení zdravotníků a další materiály a povrchy používané v nemocnicích by nemusely být dezinfikovány tak často, pokud by se bakterie nehromadily. Boj s bakteriemi je v práci Reynoldse náhodným směrem. Studovala, jak se vyvarovat srážení v sítích používaných chirurgy k udržení otevřených tepen pacienta. Zdá se, že použití speciálního povlaku v sítích sestávajícího z nanokrystalů mědi jezabraňuje ulpívání krvinek na povrchu. Upozornila také na skutečnost, že bakterie nejsou schopny ulpívat na nanokrystalickém povlaku. A v určitém okamžiku jeden ze studentů ve své laboratoři zvolal „Eureka! Proč nenamočit bavlněnou látku do nanokrystalického roztoku, aby bakterie na látce nezůstaly? “"Poté jsme objevili nové materiály s antibiotickými vlastnostmi," řekl Reynolds. "V naší práci nás to posunulo novým směrem."aby bakterie nemohly zůstat na tkáni? “"Poté jsme objevili nové materiály s antibiotickými vlastnostmi," řekl Reynolds. "V naší práci nás to posunulo novým směrem."aby bakterie nemohly zůstat na tkáni? “"Poté jsme objevili nové materiály s antibiotickými vlastnostmi," řekl Reynolds. "V naší práci nás to posunulo novým směrem."
Myšlenka tkáně relativně odolné vůči bakteriím již prošla řadou testů. "Čas od času jsme ošetřenou tkáň vystavili nejrůznějším bakteriím a poté jsme na ní nenašli žádné bakterie," říká. "Stále se snažíme zjistit tento mechanismus, ale víme, že tato metoda je účinná u celé řady druhů bakterií." Už spolupracuje s významnou společností v oblasti zdravotnických prostředků, aby dokázala, že nanokrystaly mohou být začleněny do výrobního procesu s malými dodatečnými náklady. V současné době zkoumá způsoby použití těchto krystalů v jiných materiálech nemocnice, včetně nerezové oceli, barev a plastů. Takto ošetřené materiály budou mnohem déle chráněny před bakteriemi,než tradiční povrchy nemocnic ošetřené konvenčními dezinfekčními prostředky, poznamenává.
Lasery jsou dalším potenciálním nástrojem bojujícím s bakteriemi. Mohamed Seleem z Purdue University a jeho kolegové se snaží najít způsob, jak rychle identifikovat infekční bakterie ve vzorcích krve jejich vystavením laserovým paprskům různých barev. Při tomto postupu zjistili, že určité bakterie odolné vůči léčivům dokázaly během několika sekund poté, co byly krátce vystaveny modrému laserovému paprsku, změnit barvu ze zlata na bílou. Některé z těchto „fotobělených“bakterií zemřely, zatímco jiné byly tak slabé, že ztratily schopnost odolávat účinkům konvenčních antibiotik. Ukázalo se, že modré světlo útočí na pigmenty ve vnější membráně bakterií. "Funguje to pouze na určitém pigmentu," říká Selim."Proto nejsou ovlivněny žádné další buňky."
Selim a jeho kolegové se snaží najít způsoby, jak vyladit barvu laseru tak, aby se zaměřil na určité rezistentní bakterie. Pokud je jeho práce úspěšná, mohou zdravotničtí pracovníci používat lasery ne větší než standardní baterku k bezpečnému ničení škodlivých bakterií na kůži pacienta a dezinfekci lékařských kanceláří. Paprsek lze také použít k ošetření kůže a oblečení samotných zdravotnických pracovníků, aby se zabránilo šíření infekce. Jeho kolegové se v současné době připravují na provádění klinických hodnocení.
Selim také věří, že toto světlo může být použito pro závažné a nebezpečné rezistentní infekce krve. V tomto případě může být pacient připojen ke stroji plicního srdce a krev může být ošetřena paprskem, který prochází zařízením. "V zásadě berete pacientovu krev, sterilizujete ji a vrátíte ji pacientovi," říká.
Zpomalte vývoj superbugů
Přestože farmaceutický průmysl z velké části opustil výrobu antibiotik, vědci stále doufají, že najdou nové typy antibiotik. Antibiotická revoluce začala v roce 1928, když se Alexander Fleming vrátil z dovolené do své londýnské laboratoře a objevil podivně vypadající plíseň, která se vytvořila v příkopu, který nechal u okna. Od té doby se vědci pokoušejí zkoumat každý kout přírody v naději, že najdou nové zabijáky. Nové látky, které mohou být smrtelné vůči rezistentním bakteriím - ale pro člověka neškodné - jsou nedávné zprávy, které naznačují hmyz, řasy, hlen mladistvých ryb, bahno bohaté na arsen v Irsku a dokonce i marťanskou půdu. Jedna skupina vědců z Leiden University v Holandsku se snaží vytvořit umělou bakterii v naději, žeže na jeho základě bude možné získat nové antibiotikum.
Lékaři se navíc snaží maximálně využít stávající antibiotika zpomalením vzniku nových rezistentních druhů. To vyžaduje snížení nadměrného používání antibiotik, což dává superbugům podnět k evolučnímu vývoji. Tato akce se musí stát mezinárodní, protože rezistentní bakterie často cestují z jedné části světa do druhé.
Rozvojové země jsou obzvláště náchylné k bakteriálním hrozbám, které pak cestují do Spojených států, říká Yuakův Banak. Studie zjistily, že většina světových antibiotik je již distribuována volně prodejnými místními lékárnami, což vedlo k 65% nárůstu užívání antibiotik mezi lety 2000 a 2015. Výsledné rezistentní bakterie snadno migrují po celém světě v žaludcích milionů cestujících. "Dopad nadměrného používání antibiotik v těchto zemích, stejně jako životní podmínky v těchto zemích a životní prostředí, vedou k celosvětovému šíření rezistentních organismů," zdůrazňuje.
David H. Freedman