Константин Северинов: «В войне с микробами нельзя победить»
Наднях Роспотребнадзор предупредил овесенней волне гриппа: вместо отступающего сезонного гонконгского штамма смаркировкой H3N2 идет вирус B. Имтруднее заразиться, зато клиническая картина бывает тяжелее— велика вероятность осложнений, вплоть допневмонии. При этом далеко невсе вкурсе, что лечиться оттакого недуга антибиотиками нетолько бессмысленно, ноиопасно. Чтобы твердо знать это, нужно хотябы науровне азов представлять, чем различаются между собой существа, скопом именуемые нами «микробами», икак они взаимодействуют счеловеком имежду собой.
Об этом и не только «Культуре» рассказал ученый с мировым именем — доктор биологических наук Константин Северинов, профессор SkolTech и Университета Ратгерса в США, завлабораториями Института молекулярной генетики и Института биологии гена РАН.
культура: В своих рассуждениях мы, обычные люди, часто путаем бактерии и вирусы. А кто опаснее для человечества?
Северинов: Судите сами: бактериальные заболевания мы можем лечить, а вирусные, по большому счету, нет, если они уже развились. Только вакцинация способна их предотвратить. Против бактерий же наработаны антибиотики, и человечество здесь в принципиально ином положении, чем было еще в конце позапрошлого века, когда в самых развитых странах люди умирали не только от туберкулеза, но и от каких-нибудь сальмонельных диарей. Чайковский скончался от холеры в столице великой империи, а сейчас даже в Бангладеш от этого редко погибают.
культура: Но разве не изменилась эта ситуация, когда были обнаружены поразительно устойчивые, так называемые супербактерии?
Северинов: Пока — нет. Если нам и грозит полная бесполезность антибиотиков в связи с адаптацией к ним бактерий, то случится это не завтра. При этом стоит признать, что такое возможно, если говорить об отдельных видах антибиотиков. Приведу пример из истории: в 1928 году Александр Флеминг открыл пенициллин: в 1939-м первый человек был им пролечен, а к началу 1950-х, когда он уже широко использовался, около 15 процентов микробных штаммов в больницах выработали устойчивость к нему. К концу же десятилетия эта цифра достигла 90 процентов для больниц. Процесс вышел за госпитальные стены и уже на исходе ХХ века пенициллин просто перестали применять из-за полной бесполезности.
культура: В масс-медиа множатся алармистские публикации с броскими заголовками типа «фармацевтика проигрывает войну бактериям». Был выделен ген приспособляемости бактерий к антибиотикам, названный «нью-дели» — по месту обнаружения; публика напугана сообщениями о смертельных исходах, когда ни одно лекарство не помогло пациентам...
Северинов: На самом деле ситуация с этим геном слишком перегрета СМИ. Речь пока идет о единичных случаях. В тех же Штатах, не говоря уже об Индии, сотни тысяч человек ежегодно умирают от разнообразных госпитальных инфекций, в том числе тех, что не «взяли» антибиотики. И никто об этом не шумит. Заявлять о засилье злых бактерий, перед которыми медицина уже бессильна, мягко говоря, преувеличение. Вообще, популярная формула «война с микробами», которую якобы ведет человечество, бессмысленна. Микроорганизмы эволюционируют более 3 миллиардов лет и за это время научились приспосабливаться к самым разным условиям окружающей среды. Хотя надо признать, что феноменальный рост количества антибиотиков в последние десятилетия послужил сигналом для более широкого распространения генов устойчивости. Самые устойчивые штаммы появляются в больничных условиях, поскольку там наиболее высокая концентрация лекарств. К сожалению, туда же приходят больные, люди с ослабленным иммунитетом. Последствия бывают трагическими.
культура: Бактерии ведь становятся сильнее еще из-за того, что граждане часто принимают антибиотики наобум по количеству и не долечиваются ими до конца...
Северинов: Да. В этом случае под действием отбора увеличивается число бактерий с повышенным уровнем устойчивости, до которых вы не добрались из-за малой дозировки или неполного цикла приема. Потом они распространяются, что в целом повышает резистентность всей популяции и может сделать лечение при повторном заболевании неэффективным.
культура: В быстрой защитной перестройке микробов винят также современные технологии животноводства и растениеводства, где злоупотребляют антибиотиками...
Северинов: Обойтись без них в АПК сегодня не получится — они являются стимуляторами роста. Снижая уровень бактериальной обсемененности животного, вы перестаете кормить бактерии и кормите саму, допустим, свинью, которая быстрее жиреет. Потом со сточными водами эти антибиотики попадают в окружающую среду, а с продуктами питания — в нас, стимулируя распространение резистентности. Она исходно будет возникать у нормальной микрофлоры, а затем передаваться патогенным бактериям. Ведь гены устойчивости к антибиотикам, увы, обладают свойством мобильности и могут передаваться от одного вида бактерий другим. Из хороших новостей: антибиотики, используемые в сельском хозяйстве и медицине, — разные. Или, вернее, должны быть разными. Хотя последнее время поступают тревожные «вести с полей» о нарушении этого принципа. Регулирование здесь необходимо. Но бить во все колокола, паниковать, по крайней мере сейчас, я считаю излишним.
культура: Ваш коллега Андрей Шестаков говорит, что человечеству нужно налаживать диалог с микробами...
Северинов: Он транслирует популярную идею: Земля — это планета бактерий, а не людей, и мы, как гости, должны «договариваться» с хозяевами. Микробы — это в некотором смысле единый глобальный организм, внутри которого идет обмен информацией. Бактерии обмениваются не только генами, но и химическими сигналами. Эти сигналы говорят им о том, кто и где находится, что или кого будет есть. Когда в одном месте скапливается слишком много микробов, повышается концентрация выделяемых ими химических веществ, и они перестают расти — пищи-то все равно не хватит. Такие химические сигналы о перенаселенности называют сигналами Quorum Sensing («чувства локтя»). Природные антибиотики (из них мы в том числе получаем лечебные препараты) тоже являются химическими сигналами бактерий. «Диалог» с микробами просто подразумевает знание этого языка
культура: А Ваша собственная специализация — культивирование бактериофагов — вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки, это тоже «диалог» или все же война?
Северинов: С одной стороны, это, конечно, война, ведь бактериофаги — убийцы бактерий. Но, если так можно выразиться, война с оглядкой. Ведь если вирусы прикончат все бактерии, им тоже наступит каюк. Поэтому «стратегического интереса» в полном уничтожении бактерий у них нет. На планете сосуществуют и бактериофаги, и бактерии. Как во время «холодной войны» между СССР и США — одна из сторон придумывает наступательную инициативу, а другая дает на нее оборонительный ответ. Это долгая гонка, она идет миллиарды лет, и в ней не может быть победителя. Человечество оказывается бенефициаром этой гонки. Добывая из любопытства фундаментальные знания о взаимодействии вирусов с бактериями, ученые придумали молекулярное клонирование, в его основе — умение соединять между собой фрагменты ДНК разных организмов. Интерферон, инсулин, моноклональные антитела, которыми сегодня лечат рак, — все это также практические плоды такого любопытства.
Вообще, микробы вынуждены постоянно «изобретать» новые молекулярные «гаджеты и девайсы» для противодействия своим врагам. И нам они тоже могут весьма пригодиться. В нашей лаборатории мы специально ничего полезного не «разрабатываем», а добываем знания, которые потом могут воплотиться в новые технологии и препараты, а могут и нет.
В СССР, в отличие от западных стран, рано переключившихся на антибиотики, лечебные бактериофаги использовались широко. Даже солдатам такие препараты давали в НЗ. Однако с точки зрения доказательной медицины данных об их эффективности слишком мало. Достаточно сказать, что препараты формально идентичных бактериофагов, что с советского времени производят в Нижнем Новгороде, Пензе, Иркутске, по своей эффективности различаются — от нуля до очень высоких показателей. Но никто не исследовал, почему это так... Другая реальная проблема в том, что вирусы способны передавать бактериям гены устойчивости к антибиотикам.
Соответственно массовое применение бактериофагов потенциально может ухудшить ситуацию.
культура: Почему Вы лично заинтересовались бактериофагами?
Северинов: Их изучение позволяет с относительной легкостью исследовать многие фундаментальные проблемы молекулярной биологии. Бактериофаг заражает одну клетку, и через 20 минут получается сто новых, ему подобных... Недавний пример перспективности этого пути — революционная генно-инженерная технология CRISPR/Cas.
культура: Одни ею восхищаются как невиданным ранее по эффективности способом корректировать геном живых существ, включая человека. Сравнивают с расщеплением атомного ядра. Другие с тревогой предупреждают, что открыт ящик Пандоры...
Северинов: Это механизм защиты бактерий от вирусов. Он был описан в 2006–2007 годах. А понимание того, что его можно сделать машиной для наведенного расщепления ДНК, пришло три года назад. Все помнят из школы двойную спираль ДНК. Каждая цепочка спирали — последовательность четырех нуклеотидных «букв». В каждой из цепей эти буквы располагаются друг напротив друга по строгому правилу соответствия. Молекулы ДНК отличаются последовательностью этих букв. И хотя «язык» из четырех букв вроде бы простой, но «тексты» могут быть очень сложными и длинными. Всего в человеческом геноме около 6 млрд букв ДНК. Некоторые мутации приводят к заболеваниям. Основная задача генетической медицины — найти и исправить всего лишь одну опечатку в тексте длиной в миллиарды символов. Это можно сравнить с задачей найти ошибку в книге, в тысячу раз превышающей по объему «Войну и мир». Однако CRISPR/Cas позволяет это сделать.
Здесь надо вспомнить, что у всех нас двойной набор генов, один от отца, другой от матери. Допустим, в папином гене «опечатка», из-за которой у вас наследственная болезнь. Молекулярные ножницы Сas, запрограммированные на узнавание последовательности с такой опечаткой, находят ее и разрезают. Клетка автоматически умеет залечивать такие разрывы, восстанавливая целостность раскушенной молекулы ДНК по ее подобию. Таким несложным и эффективным методом можно лечить генетические болезни.
культура: Выглядит феерично. Но вот как быть с возможными ошибками? Ведь их цена слишком велика, особенно если речь идет о человеке... Опыты с нежизнеспособными эмбрионами, проведенные по этому методу в Китае, дали отнюдь не блестящий результат, вызвав этические протесты у многих ученых. А сегодня в Швеции взялись уже и за жизнеспособные зародыши. Не зашла ли генная инженерия слишком далеко?
Северинов: Основная проблема сейчас — трудность программирования «гида» для лечения конкретных генетических болезней. Просто потому, что для подавляющего большинства патологий с генетической подоплекой ответственные за них изменения в ДНК неизвестны. Слишком малое число заболеваний вызвано всего лишь одной мутацией-опечаткой. К таким, увы, не относится ни алкоголизм, ни шизофрения, ни рак. Кроме того, вылечить людей, уже страдающих сложными наследственными болезнями, на нынешнем этапе невозможно — нельзя одновременно «подкрутить» ДНК в триллионах клеток, составляющих геном взрослого человека. А в случае с онкологией мы не умеем доставлять адресно генетический редактор до всех раковых клеток. С другой стороны, если отклонения одного из родителей известны, то можно их исправить на стадии оплодотворенной яйцеклетки, а потом подсадить ее матери. Пролеченная яйцеклетка начнет делиться, и все клетки эмбриона будут правильными.
По поводу же этических норм и опасности скажу так: людям свойственно бояться нового, и это нормальная защитная реакция, сдерживающая авантюризм исследователей. С другой стороны, когда в 70-х годах научились клонировать гены, масс-медиа и многие ученые были уверены, что синтетические химеры заполонят Землю. Страхи оказались преувеличенными. Да, мы еще плохо знаем, как работают гены, и создать монстров-мутантов или сверхчеловеков ученым не по силам. А вот напортить что-то, получить менее приспособленный организм или клетку — запросто. Такие созданные в лаборатории клетки вымрут, не выдержав конкуренции с природными формами, отобранными в ходе эволюции.
культура: Так, может, не стоит хвататься за «генные ножницы», пока в достаточной степени не изучили «материал кройки»?
Северинов: Тогда и хирургам прошлого не стоило бы браться за скальпель, не обладая сегодняшними знаниями по физиологии... Человечество идет путем проб и ошибок, одна из целей — здоровье людей. Без риска не обойтись. Другое дело, что он должен быть разумным и регулируемым.
То, что мы называем прогрессом, не остановишь. Притормозить можно — в одной стране или группе стран. Но это значит, что на ином конце планеты технологию все равно будут развивать. И в случае достижения успеха получат преимущество, экономическую маржу, которая пойдет в том числе и на дальнейшие исследования.
культура: Не лучше ли в данном случае следовать на пару шагов позади прогресса — мало ли куда он заведет пионеров?
Северинов: Если рассчитывать на то, что готовые высокотехнологичные продукты нам потом поставят из-за рубежа, а мы расплатимся за это нашими ископаемыми, — то да, можно, пока есть чем платить. Только хорошо ли это для страны, претендующей на статус сверхдержавы?
культура: Без некоторых передовых новинок вполне можно и прожить. Впрочем, не будем спорить. Скажите, стоит ли России пытаться угнаться за лидерами по всему молекулярно-биологическому «фронту»? Или сосредоточиться на самых перспективных направлениях?
Северинов: По-хорошему, надо идти по всем дорогам, ибо неизвестно, на какой зарыт следующий клад. История науки подтверждает это. Например, фермент теломераза, широко используемый ныне как маркер рака, был открыт не онкологами, а учеными, изучавшими инфузорию Tetrahymena. А технологию Криспер, по поводу которой все сегодня закатывают глаза, открыли люди, занимавшиеся взаимодействием микробов. И первые статьи на эту тему никто не хотел публиковать. Это происходило на наших глазах — ведь истории CRISPR всего десять лет. Поэтому можно, задрав штаны, бежать по самой медийной дорожке, считая ее перспективной, но наверняка в это самое время в какой-нибудь лаборатории тихо и неброско будет рождаться революция в совершенно неожиданной области.
Прорывов в молекулярной биологии в России сегодня ожидать не приходится. Не потому, что наши ученые какие-то неправильные, а потому, что условия для работы неконкурентные. В чем это выражается? В том, что необходимых реактивов надо ждать месяцами... В излишней бюрократизации, в низком профессиональном уровне администраторов от науки. Вот видите это многостраничное обоснование на очередные закупки для НИР по госзаданию? Мне нужно в кратчайший срок заполнить его с самыми невозможными календарными подробностями, коммерческими расчетами... Так заниматься наукой трудно. Многие связывают сегодняшние проблемы с реформой РАН. Но нет, хуже от нее не стало, впрочем, лучше тоже — условия для исследований стабильно неудовлетворительные. Знаю, многие жалеют Академию, а по мне, так очень правильно, что академики теперь не контролируют распределение денег. С коммерциализацией научных продуктов у нас вообще гиблое дело, так как биотехнологической и биомедицинской промышленности, занятой серьезным R&D, у нас почти нет. В «Сколтехе» я с самого основания в 2011 году, у меня есть прелестная запись в трудовой книжке: «профессор-основоположник». Но даже там за все это время так и не создано биолаборатории. При том, что наш университет позиционируется как рассадник инноваций. Какие инновации без лабораторий? С другой стороны, заработал такой мощный источник финансирования, как РНФ, дающий осязаемые гранты на исследования, появились, пусть и корявые, программы развития науки в университетах. Можно долго обсуждать, стакан наполовину пуст или полон, общий вывод один: научная система в стране в целом функционирует плохо.
культура: Однако Вы-то работаете. Не пожалели, что решили, несмотря на профессуру, лабораторию и дом в США, большую часть своих исследований проводить на Родине?
Северинов: Мое частичное возвращение было вызвано личными, а не профессиональными причинами, но постепенно втянулся, и сейчас мы немало интересного делаем именно в России. Да, мне многое не нравится, но я здесь вырос, учился — это все мое. И именно я, а не чиновники от науки, ответственен за то, чтобы здесь исследовательская работа велась на достойном уровне. Чтобы студенты и аспиранты имели возможность получать значимые результаты и публиковаться в приличных журналах. И они приходят, делают открытия и публикуются. Часть из них потом уезжает за рубеж. Впрочем, возможно, потом они, как и я, вернутся.
Фото на анонсе: PHOTOXPRESS