Або як працюють руйнівники резистентності
Антибіотики дедалі частіше програють боротьбу з інфекціями, а бактеріальна резистентність уже стала глобальною загрозою, що особливо гостро проявляється в Україні через велику кількість бойових поранень. У цьому контексті особливої актуальності набувають дослідження, спрямовані на пошук нових підходів до підвищення ефективності відомих антибактеріальних засобів. Які напрацювання мають наші науковці — про це йшлося в доповіді «Новітні багатокомпонентні медико-біологічні матеріали для подолання бактеріальної резистентності» завідувача лабораторії медико-біологічних досліджень Інституту хімії функціональних матеріалів НТК «Інститут монокристалів» НАН України, доктора хімічних наук Вікторії ЛІПСОН на засіданні Президії НАНУ.
Як наголошує дослідниця, сучасна медицина вже фактично втратила ті позиції, які мала у другій половині ХХ століття. «Ми вже давно перетнули межі “золотого віку” антибіотиків. І якщо найближчим часом не знайти ефективних рішень, то до 2050 року можемо отримати до 10 мільйонів смертей від інфекційних захворювань щороку», — зауважила Вікторія Ліпсон. Ситуація ускладнюється нерівномірністю поширення резистентності: Східна Європа належить до регіонів підвищеного ризику, поступаючись лише окремим країнам Азії та Африки.
Традиційні підходи чи нова стратегія
Традиційні підходи до подолання резистентності, за словами Вікторії Ліпсон, не дають швидкого результату. Один із них — пошук нових природних антибіотиків. «Геном мікроорганізмів дозволяє синтезувати значно більше сполук, ніж ми сьогодні знаємо, але для цього потрібно кардинально змінити умови їхнього культивування», — каже науковиця.
Інший напрям — синтез нових молекул — також має обмеження: сьогодні створюються переважно модифікації вже відомих антибіотиків, а принципово нові молекули практично не з’являються».
Як констатувала Вікторія Ліпсон, комбіновані підходи, наприклад фотодинамічна терапія, активно застосовуються в окремих галузях медицини, але ще не стали універсальним рішенням для лікування інфекцій.
На цьому тлі особливу увагу привертає інший підхід — створення комбінованих лікарських форм на основі відомих антибіотиків із використанням так званих модифікаторів резистентності.
«Такі сполуки не обов’язково мають власну антибактеріальну дію, — пояснила доповідачка. — Але вони здатні суттєво підсилювати ефективність антибіотиків за рахунок інших механізмів». Серед подібних речовин — як фармакологічні препарати, так і природні компоненти їжі. Їхня дія пов’язана, зокрема, з порушенням клітинних механізмів захисту бактерій.
Природна сполука з великим потенціалом
У центрі дослідження команди Вікторії Ліпсон — бісіндолілметан (БIM), сполука природного походження, що утворюється при перетравленні хрестоцвітих рослин.
«Це нетоксична речовина, яка демонструє здатність підсилювати дію антибіотиків, хоча сама по собі не є класичним антибактеріальним агентом», — зауважила доповідачка.
Попередні дослідження показали її ефективність у комбінації з аміноглікозидами. В цьому контексті Вікторія Ліпсон згадала результати дослідження ізраїльських науковців, які було опубліковано в 2022 році. Водночас запропоновані лікарські форми були непридатні для лікування ран через використання токсичних розчинників (наприклад, диметилсульфоксиду у високих концентраціях).
Однак українські науковці зосередилися на поєднанні БIM із фторхінолонами — однією з ключових груп антибактеріальних препаратів. Як розповіла Вікторія Ліпсон, одним із ключових результатів стало створення нової мазевої форми для лікування інфікованих ран.
Зокрема, було обрано гідрофільну поліетиленгліколеву основу, яка забезпечує осмотичний ефект (видалення ексудату з рани), сприяє проникненню активної речовини, створює оптимальні умови для загоєння. Водночас для покращення вивільнення антибіотика було використано поверхнево-активні речовини, а для стабілізації БIM — антиоксиданти та спеціальні розчинники.
Доведена ефективність
Експериментальні дослідження підтвердили ефективність розробленої композиції. «Ми показали, що додавання бісіндолілметану значно підсилює дію фторхінолонів, причому ефект має чітко виражений дозозалежний характер», — розповіла Вікторія Ліпсон. Особливо важливими є результати на клінічних штамах бактерій, які часто демонструють множинну резистентність до антибіотиків. «Ми працювали зі штамами, виділеними з ран, зокрема панрезистентними. І навіть у цих випадках спостерігалося підвищення ефективності композиції», — зауважила доповідачка.
Як пояснила Вікторія Ліпсон, механізм дії БIM пов’язаний не з прямим знищенням бактерій, а з впливом на їхню організацію: «Ми встановили, що за його присутності бактеріальні біоплівки не формуються належним чином — вони стають тонкими, пористими і функціонально неповноцінними». Це критично важливо, оскільки саме біоплівки забезпечують бактеріям захист від антибіотиків і сприяють передачі генів резистентності.
Як йшлося в доповіді, результати дослідження вже отримали міжнародне визнання: вони опубліковані в журналі ACS Applied Materials & Interfaces та подані на патентування.
Наголошуючи на практичному значенні роботи, Вікторія Ліпсон зауважила, що створення високих локальних концентрацій антибіотика та одночасне подолання резистентності дозволяє не лише підвищити ефективність лікування, а й зменшити ризик формування нових резистентних штамів. Отже, запропонований підхід відкриває перспективи створення нових ефективних засобів для лікування інфікованих ран, що особливо актуально в умовах поширення мультирезистентних патогенів.
Пріоритети протидії
Не менш цікавим за доповідь було й її обговорення. Директорка ДУ «Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України», член-кореспондент НАМН України Вікторія Задорожна наголосила, що проблема резистентності в умовах війни виходить далеко за межі антибіотикорезистентності бактерій. За її словами, йдеться про медикаментозну резистентність загалом — здатність бактерій, вірусів, грибів і паразитів протистояти лікуванню. Саме тому ключовим підходом має бути концепція «Єдиного здоров’я», яка об’єднує медицину людини, ветеринарію та екологію.
Вікторія Задорожна підкреслила: повністю подолати цей процес неможливо, але його можна і необхідно стримувати завдяки комплексній політиці та системному контролю.
Науковець окреслила ключові причини формування резистентності — природний захисний механізм мікроорганізмів, нераціональне застосування протимікробних препаратів і кризу розробки нових антибіотиків. Серед пріоритетів протидії вона назвала доступну діагностику, раціональне призначення лікування, ефективний інфекційний контроль у лікарнях, моніторинг AMR, освітню роботу з медичним персоналом і перегляд стратегій вакцинопрофілактики, наголосивши: застосування специфічних препаратів для профілактики має бути винятком, а не нормою.
Потрібен смарт–матеріал
Академік Ігор Крівцун наголосив, що створення мазі для лікування гнійних ран є не лише фармацевтичним, а й матеріалознавчим завданням, адже мазева основа фактично виступає як окремий функціональний матеріал.
Він підкреслив, що для таких мазей необхідна гідрофільна багатокомпонентна основа, яку неможливо сформувати з однієї речовини. Такий матеріал має бути не просто сумішшю компонентів, а «смарт-матеріалом», що забезпечує потрібні властивості для лікування ран.
Особливу увагу Ігор Крівцун звернув на важливість підбору оптимальних комбінацій речовин, щоб досягти необхідних механічних характеристик (пружність, в’язкість, здатність заповнювати ранову порожнину). Саме пошук такого оптимального складу, на його думку, є прикладом розв’язання конкретної проблеми, що відповідає профілю Відділення матеріалознавства НАН України.
У своєму виступі директор Інституту органічної хімії НАН України Михайло Вовк навів приклади успішних сучасних розробок у світі, зокрема роботи американських дослідників, які створили перспективні препарати, включно з природним антибіотиком грибного походження та синтетичною сполукою, що змінює механізм взаємодії з бактерією і демонструє високу ефективність. Він також згадав про нові відкриття, опубліковані у «The Lancet» де антибіотичну активність випадково виявили у спряжених олігоелектролітах, які вже проходять шлях від лабораторних досліджень до передклінічної стадії. Михайло Вовк наголосив, що оптимальним є поєднання обох стратегій — і пошуку нових антимікробних речовин, і розроблення практичних композицій. Він відзначив вагомий внесок Вікторії Ліпсон та її колег з Інституту хімії функціональних матеріалів, підкресливши важливість організаційної роботи й сучасної апаратної бази, що створює підґрунтя для появи в найближчі роки нових критично важливих лікарських субстанцій для української медицини.
Президент НАМН України Василь Лазоришинець у своєму виступі наголосив на стрімкому зростанні антибіотикорезистентності: за його словами, щорічний приріст стійкості патогенів до антибактеріальних препаратів становить 5–15%. Особливу загрозу становлять так звані патогени групи ESKAPE, які характеризуються високою здатністю уникати дії антибіотиків широкого спектра та часто спричиняють тяжкі госпітальні інфекції. Академік підкреслив, що темпи появи нових антибіотиків не відповідають темпам зростання резистентності.
Окремо Василь Лазоришинець звернув увагу на сучасні альтернативні підходи до терапії інфекцій, серед яких — моноклональні антитіла, бактеріофаги (зокрема генетично модифіковані), фагові лізини, імуностимулятори, вакцини, антибактеріальні пептиди та засоби з антибіоплівковою дією. Він зазначив, що більшість таких технологій перебувають на стадіях доклінічних або клінічних досліджень, є надзвичайно дорогими у розробці, а до реєстрації доходить лише незначна частина проєктів.
Потрібна комплексна програма
Академік НАН та НАМН України Віталій Цимбалюк у своєму виступі високо оцінив роботу Вікторії Ліпсон, наголосивши, що залучення більшої кількості лікарів-практиків зробить ці напрацювання ще ефективнішими та ближчими до впровадження. Він повідомив, що за підтримки президента НАН України в академії створено спеціальну групу, яка системно та серйозно опікується проблемою антибіотикорезистентності, а профільні інститути активно працюють у цьому напрямі.
Академік-секретар Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології НАН України, директор Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України академік НАН України Микола Співак підкреслив необхідність створення міжвідомчої комплексної програми, яка об’єднала б потенціал НАН України, Відділення матеріалознавства та Національної академії медичних наук України. Доповідач навів приклади напрацювань Інституту мікробіології і вірусології, зокрема створення антибіотика батумін, який мав високу активність проти Staphylococcus aureus і був ліцензований за кордоном. Він також акцентував на перспективності бактеріоцинів та метаболітів пробіотичних бактерій, що можуть проявляти антимікробну дію на різних етапах росту мікроорганізмів. Окремо Микола Співак зазначив, що інститут має значний досвід комерціалізації розробок, зокрема продажу десятків ліцензій іноземним партнерам.
Віцепрезидент НАН України академік Володимир Семиноженко підтримав колег щодо необхідністі створення комплексної міжвідомчої програми, яка об’єднає можливості НАН України, її відділень і НАМН України. Семиноженко підтримав ідею, що координатором такої програми може стати академік Віталій Цимбалюк, який уже ініціював відповідні наради та фахові обговорення щодо перспективних напрямів біомедицини.
Окремо він підкреслив, що НТК «Інститут монокристалів» протягом багатьох років створював потужну наукову й технологічну інфраструктуру для фармацевтичних досліджень.
За його словами, інститут має унікальну базу, включно з уповноваженим центром Держлікслужби, а також можливості впровадження готових м’яких лікарських форм, аерозолів і спреїв, що робить реальним швидке просування розробок до практичного застосування.
Коментуючи результати Вікторії Ліпсон, Володимир Семиноженко звернув увагу на механізм синергії: поєднання впливу на бактеріальні біоплівки та одночасної дії антибіотика дає значно вищий ефект, ніж просте додавання компонентів. А також підкреслив роль матеріалознавчих рішень у створенні ефективної мазевої основи, здатної утримувати активні речовини, очищати рану та забезпечувати лікувальну дію, і закликав перетворити дискусію на постійну координаційну роботу — через спільну програму, регулярний семінар і дієву наукову раду для прискорення впровадження розробок у медицину.
Підсумовуючи обговорення, президент НАН України Анатолій Загородній акцентував на необхідності завершити формування комплексної програми з подолання антибіотикорезистентності — вона має охоплювати фундаментальні дослідження, підтримку різнопрофільних наукових напрямів, розвиток матеріально-технічної бази та розширення співпраці з установами НАМН.
Підготував Дмитро ШУЛІКІН
Фото автора