Здоровье: Безопасность вакцин повысят микробы из Арктики

Исследования микроорганизмов, обитающих в тундре, арктических пустынях и морях на первый взгляд довольно отвлеченное от практических нужд занятие. Бактерии, которые погибают при температуре человеческого тела, могут показаться совершенно неинтересными для медицинских микробиологов, но это первое впечатление обманчиво. В журнале Science опубликованоо работе группы ученых из университета Виктории в Канаде. Исследователи, которые представили результат своего труда в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, смогли найти важное применение генам, обеспечивающим устойчивость бактерий к холоду и в то же время делающим невозможным существование микроорганизмов в тепле. Если бактерия не может размножаться в человеческом теле, то с точки зрения врачей это хорошая бактерия: она явно не доставит тех хлопот, которые доставляют микроорганизмы, способные размножаться в легких или иных внутренних органах.

Но иногда как раз требуется поместить возбудитель заболевания в организм для того, чтобы спровоцировать возникновение иммунитета. Вакцина БЦЖ, которую вводят новорожденным (именно после этой прививки на предплечье остается характерный след) это ослабленные бактерии туберкулеза. Аналогичным образом работают некоторые вакцины от тифа, но разработка новых живых препаратов в значительной степени затруднена тем, что необходимо найти тонкий баланс между безопасностью и эффективностью вакцинации.

Слишком слабый эффект будет означать, что большая часть прививок окажется напрасной. Слишком сильный вызовет большое число побочных реакций. Чтобы облегчить работу специалистов по разработке вакцин, канадские исследователи обратились к генам арктических бактерий. Если, предположим, изменить туберкулезную палочку так, чтобы она моментально гибла в легких или иных внутренних органах, а жить могла только в более холодной носоглотке, да и то не слишком долго, – проблема ослабления бактерий была бы решена. Подобный подход уже применен на практике в отношении вирусных инфекций, а именно гриппа. В сообщении Science упоминается уже производящаяся вакцина против гриппа FluMist, вирус которой погибает при 37 градусах Цельсия и потому никак не может вызвать серьезных поражений организма, путь в глубокие дыхательные пути ему заказан.

Но вирусы и бактерии это совершенно разные сущности, так как вирусы не способны к самостоятельному размножению, да и геном их многократно проще. Группа Фрэнсиса Нано для демонстрации работоспособности своей идеи провела серию опытов с бактериями Francisella novicida, обитающими в арктических водах и являющимися родственниками возбудителя туляремии Francisella tularensis (первое слово обозначает род, второе вид микроорганизма). Методами генной инженерии исследователи смогли взять девять генов из ДНК арктической бактерии и пересадить их в клетки болезнетворного организма, резко снизив тем самым его устойчивость к высоким температурам.

Обычные микробы туляремии погибают лишь при 45 градусах, что явно несовместимо с жизнью животных. А модифицированные при намного более низких температурах, вплоть до 12 градусах. Впрочем, бактерии, которые живут лишь в холодильнике, уже не интересны. В отличие от тех, которые способны существовать в длинном, тонком и потому хорошо охлаждающемся хвосте лабораторной крысы. Холодные бактерии ввели подопытным животным и стали ждать.

Как и планировали исследователи, крысы чувствовали себя хорошо: в хвостах бактерии не причиняли вреда, а вынесенные с кровотоком в тело тут же гибли от перегрева. Распространяемое грызунами заболевание, более того это. Симптомы включают как резкую головную боль, головокружение, боли в мышцах и потерю аппетита, так и появление (при бубонной форме) гнойных язв на теле. Осложнения включают в себя поражения сердечной мышцы, перитонит, воспаление легких и менингит, поражение оболочек головного мозга. Через три недели после введения грызунам бактерий, модифицированных при помощи арктических генов, крысы получили вторую инъекцию уже с обычными бактериями туляремии. Доза, подобранная учеными, была для обычных животных смертельной, но благодаря заблаговременно сформированному иммунитету эта инъекция к фатальным последствиям не привела. Иными словами, генетически модифицированные бактерии сработали как живая вакцина. Ее, конечно, еще рано проверять в клиниках, но сам подход может существенно расширить сферу применения живых вакцин, от которых сейчас часто приходится отказываться в пользу убитых возбудителей болезни, очищенных бактериальных токсинов, специально синтезированных антител и других заменителей.