Глубины как надежда медицины. Лекарства из морей и океанов все эффективнее

Резистентных к антибиотикам бактерий становится все больше. Однако океаны могут быть полны совершенно новых антибиотиков — вам просто нужно нырнуть за ними.

Грязь и губки не входят в список желаний большинства дайверов. Брайан Мерфи , исследователь и ученый из Иллинойского университета в Чикаго, интересуется отложениями на дне озер и желеобразными существами, цепляющимися за обломки кораблекрушений.

Он вернулся из недавнего погружения в озеро Мичиган с комком грязи, в котором он обнаружил бактерии, способные производить два ранее неизвестных химических вещества. Лабораторные испытания показали, что эти вещества смертельно опасны для бактерий, вызывающих туберкулез — болезнь, с которой известные нам лекарства справляются все хуже. — Бактерии сражаются друг с другом миллионы лет. Мы просто используем это, — говорит Мерфи. 

В мире появляется все больше и больше устойчивых к лекарствам микробов. В последние годы, например, у пациентов диагностировали штаммы кишечной палочки, устойчивые к большинству антибиотиков, в том числе к тем, которые врачи рассматривают как препараты крайней необходимости. Эта тревожная тенденция, дающая микробам преимущество в гонке вооружений с человечеством, подпитывает чрезмерное использование антибиотиков.  

«Решение проблемы лекарственной устойчивости может заключаться в поиске новых веществ», — говорит Мерфи. Он принадлежит к большой группе современных исследователей, которые возлагают надежды на океаны в своих открытиях. 

В поисках ингредиентов для новых лекарств на дне океанов

От ледяных морей Арктики и Антарктиды до тепла, вырывающегося из гидротермальных источников, от коралловых рифов до дна озер — огромные пространства воды, покрывающие целых 70%. Земля является домом для невероятного количества живых существ. К ним относятся как животные, эволюционно выработавшие химическую защиту от хищников и бактерий, так и различные микроорганизмы. Считается, что они составляют около 90 процентов. видов, обитающих в океанах. Именно среди них ученые ищут вещества, которые могли бы стать основой новых лекарств. 

Поиск лекарств в мире природы не является чем-то новым. В связи с возрастающей лекарственной устойчивостью бактерий растут и надежды исследователей найти химические соединения, которые природа до сих пор прячет в своей аптеке. Проблема состоит в том, чтобы извлечь миллионы многообещающих веществ, которые действительно помогают нам бороться с болезнями. 

«Подавляющее большинство исследований терпит неудачу», — признает Мерфи. — Очень сложно найти вещество, которое будет воздействовать на конкретное заболевание, в такой сложной среде, как человеческий организм. 

Чтобы повысить шансы на успех, Мерфи работает над оптимизацией процедуры сбора проб. В этом аспекте исследований лекарственных средств не было революции на протяжении десятилетий. Мерфи считает, что обнаружение соединений там, где они встречаются, является чрезвычайно важным этапом всей процедуры. Поэтому он решил привлечь к этому как можно больше людей.

Во время случайных бесед с другими дайверами Мерфи пришло в голову поискать среди губок. Эти неприметные животные проводят большую часть своей жизни на одном и том же месте, фильтруя из воды пищу, а вместе с ней — бесчисленное количество бактерий. — Бактерии составляют от 30 до 40 процентов. биомасса губки, — поясняет исследователь.  

Эти организмы очень распространены в американских Великих озерах, но мы почти ничего о них не знаем. Но вместо того, чтобы отправиться на поиски и собрать урожай самому, что является очень утомительной и трудоемкой задачей, Мерфи попросил коллег, разделяющих его подводные увлечения, собрать образцы во время следующих погружений. Он также оснастил их необходимым оборудованием. Вскоре он получил по почте более 40 посылок с фрагментами водных существ.

В 2016 году он распространил проект на все Великие озера, надеясь собрать образцы с максимально возможной площади. Конечная цель — составить карту распространения губок и бактерий во всех аквариумах, чтобы в будущем сосредоточить исследования на наиболее перспективных областях. 

Лекарства, подобранные из глубины

Когда специалисты по поиску функциональных свойств живых организмов, заинтересовались океанами в 1950-х годах, они начали свои исследования с коралловых рифов. Эти оживленные экосистемы являются домом для миллионов видов и поэтому кажутся очевидной областью для поиска. Полученные из них вещества действительно нашли множество применений, в том числе в аптеке.

Одним из первых был использованный в химиотерапии цитозинарабинозид , разрешенный к применению в США в 1969 году и выделенный из губки, произрастающей на одном из рифов у побережья Флорида-Кис. Другое соединение, используемое в терапии рака, трабектедин, полученное из карибской туники, используется в Европе с 2007 года, а в США — с 2015 года. 

Другие исследователи решили погрузиться в поисках новых веществ гораздо глубже. Международная команда PharmaSea под руководством проф. Марсель Яспарса ищет новые антибиотики на дне океанических желобов, т.е. в самых глубоких впадинах морей. Яспарс описывает их как «негативы островов», направленные снизу не к поверхности, а в землю. «Возможно, в каждой из этих траншей эволюционные процессы протекали по-разному на протяжении миллионов лет», — говорит он.  

проф. Поэтому Джаспарс и его коллеги отправляют беспилотные батискафы на тысячи метров под воду для сбора образцов неизвестных видов бактерий. Недавно они значительно улучшили способы поддержания жизни этих организмов в лаборатории, что позволило проводить эксперименты.

Джаспарс говорит, что они выполнили около 100 000 тестов, и одним из важнейших направлений их исследований является так называемые возбудители из группы ESKAPE. Эти шесть штаммов бактерий в последнее время проявляют возрастающую устойчивость к известным нам антибиотикам. 

PharmaSea сосредоточилась на двух химических веществах, которые можно производить в больших масштабах в лаборатории, и решила подвергнуть их доклиническим исследованиям. В настоящий момент самые большие надежды они возлагают на вещества, которые могут оказаться эффективными при лечении заболеваний нервной системы, особенно эпилепсии и болезни Альцгеймера. 

Кто на этом заработает? 

Но кому будут принадлежать эти находки из недр? Слово «биоразведка» вызывает не самые лучшие ассоциации — например, с вымогательством секретов народной медицины у коренных народов в обмен на копеечную компенсацию. К счастью, в последнее время ситуация немного улучшилась. Записи о распределении прибыли Discovery теперь широко используются. Прежде чем начать выборку, исследователи обычно подписывают соглашения со странами, в которых они намерены работать.

В 2010 году вступил в силу международный Нагойский протокол, который обязывает ученых заключать такие контракты. Однако не все страны подписались под этим соглашением — особенно заметно отсутствие США в списке подписавших. 

Причем в 200 морских милях от берегов начинаются так называемые открытые моря, которые никому не принадлежат. Правоприменение в этих областях затруднено. Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву (ЮНКЛОС) регулирует определенные виды деятельности, такие как подводная добыча полезных ископаемых и прокладка подводных кабелей, но биоразнообразие в этом документе не упоминается. Переговоры о принятии поправок в этой сфере начались в марте 2020 года. 

Мнения и предложения сильно разнятся. — Группа G77 [неформальное объединение стран Азии, Африки и Латинской Америки], включая Китай, считает, что природные ресурсы Мирового океана должны быть общим достоянием человечества, которым все могут пользоваться в равной степени, — поясняет проф. Джаспарс. В соответствии с этими правилами отдельные страны или компании не могли извлекать из них исключительные выгоды. 

Еще одна идея — идея свободы открытых морей, продвигаемая США и Норвегией. Это гарантировало бы всем странам право на биоперспективные исследования в этих водах, аналогичное свободе рыболовства, которой они пользуются в настоящее время. Таким образом, страны могут добывать где угодно и получать прибыль от открытий. Другие группы, в т.ч. Евросоюз хочет выработать компромиссное решение. Так что правового регулирования биоразведки в открытом море, похоже, мы подождем еще как минимум несколько лет. 

Шансы и опасности

Тем временем соединения, извлеченные Мерфи для борьбы с туберкулезом, проходят очередной этап испытаний в лаборатории на пути к тому, чтобы потенциально стать основой для новых лекарств. Даже если этого не произойдет, чикагский исследователь все равно считает, что эти действия могут оказаться полезными.

«Мы видели, что действие этих веществ очень точно направлено на бактерии, вызывающие туберкулез», — говорит он. Другие микроорганизмы не причинили ни малейшего вреда. Выяснение того, почему и как эти соединения работают исключительно против микобактерий туберкулеза, может дать нам новое представление о самой болезни и вернуть исследования в нужное русло. 

Однако искатели должны поторопиться. В последние годы циркулируют тревожные новости об обрушении Большого Барьерного рифа, а деятельность человека оказывает все большее влияние на биоразнообразие океанов, рек и озер. Так что давайте надеяться найти новые лекарства до того, как состояние морей планеты необратимо испортится.