Признание мирового масштаба. ВОЗ рекомендовал использовать данные московских генетиков о противотуберкулезных препаратах

Опаснейшее, тяжелейшее заболевание туберкулез преследует человека уже сотни тысяч лет. Нанесенные им повреждения находят в останках костей древних людей эпохи палеолита. Причин, почему даже в начале XXI века эта болезнь остается неизлечимой, увы, предостаточно. Все дело в ее возбудителе — палочке Коха или микобактерии туберкулеза: она и растет медленно, и плотной «стенкой» защищена от воздействий внешней среды. К тому же у нее множество генов, оберегающих ее от влияния извне и скрывающих от иммунной системы человека. Потому обнаружить и вылечить болезнь так трудно. Терапия в лучшем случае занимает полгода, в худшем — растягивается на несколько лет. Случается, что о коварной болезни мы узнаем спустя годы после инфицирования, когда начинаем чувствовать слабость и повышается температура по вечерам.

В борьбе с туберкулезом важно все, и едва ли не в первую очередь диагностика, помогающая врачам быстро обнаружить болезнь и назначить индивидуальное эффективное лечение. Прорыв в этой наиважнейшей области совершили генетики лаборатории технологий молекулярной диагностики Института молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН. На основе глубоких фундаментальных исследований они ведут и прикладные, достигнув выдающегося результата. Отметим, что помощь в этом им оказал Российский фонд фундаментальных исследований (ныне — РЦНИ). О технологии диагностики грозного заболевания по просьбе «Поиска» рассказывает один из ведущих ее разработчиков, сотрудник лаборатории кандидат биологических наук Данила ЗИМЕНКОВ:

— Необходимое пояснение. В нынешней популяции туберкулеза циркулируют разнообразные виды штаммов, по-своему откликающиеся на препараты, точнее — перестающие реагировать на давно используемые и проверенные лекарства. Сегодня один препарат уже не в состоянии полностью победить возбудитель: обязательно выработается устойчивость за счет уклонившейся от его действия части популяции. Чтобы победить вредоносную бактерию, нужно как минимум четыре антибиотика, действующие на разные болевые точки патогена. Учтем, однако, что все противотуберкулезные препараты обладают сильнейшим побочным действием. Так, года два организм больного испытывает тяжелую дополнительную нагрузку.

— И что тут можно сделать, как помочь больным?

— Много значит молекулярная диагностика: она позволяет быстро проанализировать возбудитель и назначить индивидуальную терапию эффективными препаратами. Наша группа работает над изучением механизмов действия лекарств на бактерии и как, преодолевая давление, они перестают на них реагировать. В содружестве с врачами-фтизиатрами на основе биологических микрочипов мы разрабатываем быстрые тест-системы и благодаря им оперативно прописываем больному оптимальную терапию. Не методом проб и ошибок, теряя столь дорогое для больного время, а буквально сразу ему назначают наиболее эффективное лечение.

Исследования в этой важной области ведутся с 1990-х годов прошлого века. Первый прототип теста мы опробовали еще в 2001-м. Тогда эту работу можно было считать пионерской. В 2017 году выпустили в свет обновленную версию биочип-системы, выдающую ответ сразу для пяти основных групп препаратов. А сегодня в соответствии с требованиями гранта РФФИ проанализировали характеристики современной популяции возбудителя. Результаты войдут в разрабатываемую обновленную тест-систему диагностики. И учтены в уже применяемых. Почему потребовалось так много времени? Потому что показатели устойчивости к препаратам все время меняются и эффективность лекарств снижается. Если же продолжать их применять, то это только усугубит ситуацию, увеличивая стойкость возбудителя.

В идеале перед началом терапии врачам необходимо иметь максимальную информацию. У пациента с подозрением на туберкулез берут анализ мокроты, чтобы установить, содержит ли она зловредные бактерии. Часть материала наносят на стекло и рассматривают в микроскоп. Часть идет на так называемый посев: «взойдут» эти самые бактерии или нет? Это два классических, веками действующих метода, очень надежных, но требующих слишком много времени — вплоть до трех месяцев. Для определения устойчивости возбудителя к линейке препаратов необходимо его вырастить еще раз, уже при участии антибиотиков. Учитывая, что и в пробирке туберкулез развивается так же медленно, как и в пораженном организме, это может занять приблизительно три месяца. А мы определяем устойчивость к препаратам за два-три дня.

— Как работает ваш тест?

Для начала мы выделяем из мокроты ДНК возбудителя. Небольшие фрагменты генома амплифицируются (копируются участки ДНК), и за счет анализа взаимодействия с эталонными пробами — олигонуклеотидами на биочипе — выясняем, изменилась ли их последовательность. При этом в геноме возбудителя определяем участки, ответственные за устойчивость туберкулеза к препаратам. Над этой проблемой сегодня бьется едва ли не весь научный мир и мы в том числе. В последние годы, например, изучали устойчивость туберкулеза к одному из самых действенных новых препаратов — бедаквилину. Его стали применять всего девять лет назад, однако в отдельных регионах России устойчивость к нему уже составляет 30%. Поэтому нельзя сказать, что мы сделали тест и почиваем на лаврах: необходимо постоянно определять возможности препаратов (их всего около 20), буквально на глазах теряющих эффективность в отношении всей популяции возбудителя. Поэтому тест со временем только усложняется, зато постоянно совершенствуется.

Мы не утверждаем, что создали идеальный, сверхнадежный метод. Совершенных способов, гарантирующих 100-процентную надежность, просто не бывает. Поэтому, не отвергая классические методы анализа, добавляем к ним наш. Используя его огромное преимущество в скорости, можно оперативно назначить лечение и параллельно, для проверки, провести классические анализы. Так надежность диагноза повышается в разы, причем классические методы также улучшаются — с использованием наших данных.

— Как дело обстоит на практике. Врачи доверяют вашему методу?

— Это зависит от них самих. Честно признаюсь, в 2001 году, когда мы впервые создали тест, генетике не доверял практически никто. А сегодня его осваивает масса медиков. Раньше больному с подозрением на туберкулез врачи обязаны были прописывать самые сильные, как считалось, препараты из так называемого первого ряда лекарств. Теперь на основе нашего теста ему подбирают наиболее эффективные, в соответствии с характером заболевания, действующие на него положительно. Это — реальный шаг к персонифицированной медицине. И если человек действительно болен высокоустойчивым туберкулезом, его помещают именно в то отделение, в котором он не сможет заразить других больных.

Таким образом, лечение происходит намного быстрее, чем раньше. Это — главное. Больные меньше страдают от негативных побочных эффектов. Тест не дает развиться эпидемии — за счет уменьшения времени диагностики. Он предотвращает распространение устойчивого туберкулеза.

— Есть ли у вашего теста аналоги? Вы опубликовали за это время десятки статей. Как в мире их оценивают?

— Несомненно, аналоги есть. Несколько лет назад совместно с иностранными коллегами мы оценивали количество молекулярных методов для диагностики туберкулеза в мире и насчитали более 300 приборов или тестов, находящихся на разных стадиях разработки или уже зарегистрированных и применяемых в практике. Несколько тестов рекомендованы ВОЗ, что, конечно, обеспечило им широчайший охват в мире. Тем не менее одна из последних наших разработок — система «ТБ-ТЕСТ» — пока не имеет аналогов по простоте выполнения, спектру анализируемых препаратов и охвату точек в геноме.

Что касается оценки нашей работы, то коллеги высокого мнения о ней. Сегодня врачи куда больше знают о свойствах назначаемых ими препаратов, ведь мы даем им сведения об особенностях возбудителя. Как будто на лекарствах теперь появился штрихкод с более точными данными. Для медиков это очень важно, хотя остается еще множество вопросов, касающихся индивидуальной переносимости и совместимости лекарств. Отмечу, что по результатам исследований, проведенных нами в 2021 году, ВОЗ включила наши данные о различных противотуберкулезных препаратах в свои методические рекомендации для всего мира. Можно рассматривать это как факт признания.

— Что грант РФФИ от вас потребовал и что дал?

— Грантов было два. Первый предусматривал совместные исследования с учеными Тайваня — мы сравнивали свойства возбудителя туберкулеза и обнаружили значимые отличия, обусловленные историей применения препаратов. Это был крайне интересный и полезный опыт взаимодействия с учеными, принадлежащими к другой культуре. В прошлом году завершились работы по гранту 20-015-00463 (я был его руководителем). Три года мы изучали механизмы устойчивости микобактерий туберкулеза к одной из групп борющихся с ними препаратов. В результате стали лучше понимать механизмы так называемой кросс-резистентности, выработали новые правила интерпретации данных молекулярного анализа. Средства гранта пошли на закупку многочисленных лабораторных расходных материалов (химических субстанций) и проведение секвенирования.

— Можно ли использовать ваш метод определения эффективности препаратов для других заболеваний?

— Безусловно. Биохимические и эволюционные законы универсальны для самых разных патогенов. Устойчивость к препаратам возникает если не по идентичным, то по очень схожим путям. Сейчас мы изучаем огромный класс заболеваний (легочных и костных), вызванных ближайшими родственниками бактерий туберкулеза (и внешне на него очень похожих). Все наши разработки и подходы применимы, конечно, и к ним. К сожалению, количество инфекционных заболеваний значительно увеличивается, возрастает и лекарственная устойчивость. Думаю, работы предстоит еще очень много.

Вопросы, ответы, комментарии