Антибиотики кто создал


Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней

Согласно историческим источникам, еще много тысячелетий назад наши предки, столкнувшись с болезнями, вызываемыми микроорганизмами, боролись с ними доступными средствами. Со временем человечество начало понимать, почему те или иные используемые издревле лекарства способны воздействовать на определенные болезни, и научилось изобретать новые лекарства. Сейчас объем средств, используемых для борьбы с патогенными микроорганизмами, достиг особо крупных масштабов, по сравнению даже с недавним прошлым. Давайте рассмотрим, как на протяжении своей истории человек, порой того не подозревая, использовал антибиотики, и как, по мере накопления знаний, использует их сейчас.

Бактерии появились на нашей планете, по разным оценкам, приблизительно 3,5–4 миллиарда лет назад, задолго до эукариот [1]. Бактерии, как и все живые существа, взаимодействовали друг с другом, конкурировали и враждовали. Мы не можем точно сказать, использовали ли они уже тогда антибиотики, чтобы победить других прокариот в схватке за лучшую среду или питательные вещества. Но существуют доказательства наличия генов, кодирующих устойчивость к бета-лактаму, тетрациклину и гликопептидным антибиотикам, в ДНК бактерий, которые находились в древнем пермафросте возрастом 30 000 лет [2].

С момента, который принято считать официальным открытием антибиотиков, прошло чуть менее ста лет, но проблема создания новых антимикробных препаратов и использования уже известных при условии быстро возникающей резистентности к ним тревожит человечество не последние пятьдесят лет. Неспроста в своей Нобелевской речи первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг предупреждал, что к использованию антибиотиков нужно подходить серьезно.

Так же, как и момент открытия антибиотиков человечеством на несколько миллиардов лет отсрочен от изначального их появления у бактерий, так и история использования человеком антибиотиков началась задолго до их официального открытия. И речь идет не о предшественниках Александра Флеминга, живших в 19 веке, а о совсем далеких временах.

Еще в Древнем Египте плесневелый хлеб использовали для дезинфекции порезов (видео 1). Хлеб с плесневыми грибками в лечебных целях применяли и в других странах и, видимо, вообще во многих древних цивилизациях. Например, в Древней Сербии, Китае и Индии для предотвращения развития инфекций его прикладывали к ранам. Судя по всему, жители этих стран независимо друг от друга пришли к выводу о целебных свойствах плесени и использовали ее для лечения ран и воспалительных процессов на коже. Древние египтяне прикладывали к гнойникам на коже головы корки плесневелого пшеничного хлеба и считали, что использование этих средств поможет умилостивить духов или богов, ответственных за болезни и страдания.

Видео 1. Причины появления плесени, ее вред и польза, а также применение в медицине и перспективы использования в будущем

Жители Древнего Египта для лечения ран использовали не только хлеб с плесенью, но и самостоятельно изготовленные мази. Есть информация о том, что примерно в 1550 г. до н.э. они готовили смесь из свиного сала и меда, которую наносили на раны и перевязывали специальной тканью. Такие мази обладали некоторым антибактериальным эффектом в том числе благодаря содержащейся в меде перекиси водорода [3], [4]. Египтяне не были первопроходцами в использовании меда — первым упоминанием о его целебных свойствах считают запись на шумерской табличке, датируемую 2100–2000 гг. до н.э., где говорится, что мед можно использовать как лекарство и мазь. И Аристотель также отмечал, что мед хорош для лечения ран [3].

В процессе исследования костей мумий древних нубийцев, живших на территории современного Судана, ученые обнаружили в них большую концентрацию тетрациклина [5]. Возраст мумий составлял примерно 2500 лет, и, скорее всего, высокие концентрации антибиотика в костях не могли появиться случайно. Даже в останках четырехлетнего ребенка его количество была очень высоко. Ученые предполагают, что эти нубийцы на протяжении длительного времени потребляли тетрациклин. Скорее всего, его источником были бактерии Streptomyces или другие актиномицеты, содержащиеся в зернах растений, из которых древние нубийцы делали пиво.

В борьбе с инфекциями люди по всему миру использовали и растения. Сложно понять, когда именно некоторые из них начинали применять, из-за отсутствия письменных или других материальных свидетельств. Некоторые растения использовали потому, что человек методом проб и ошибок узнавал об их противовоспалительных свойствах. Другие растения использовали в кулинарии, и вместе со вкусовыми свойствами они обладали и антимикробным действием.

Так обстоит дело с луком и чесноком. Эти растения с давних пор использовали в приготовлении пищи и медицине. Об антимикробных свойствах чеснока знали еще в Китае и Индии [6]. А не так давно ученые выяснили, что народная медицина не зря использовала чеснок — его экстракты угнетают Bacillus subtilis, Escherichia coli и Klebsiella pneumonia [7].

В Корее издревле для лечения желудочно-кишечных инфекций, вызываемых сальмонеллой, используют лимонник китайский Schisandra chinensis. Уже в наши дни, после проверки действия его экстракта на эту бактерию, оказалось, что лимонник действительно обладает антибактериальным действием [8]. Или, к примеру, на присутствие антибактериальных веществ проверили специи, которые широко используются по всему миру. Получилось, что душица, гвоздика, розмарин, сельдерей и шалфей угнетают такие патогенные микроорганизмы, как Staphylococcus aureus, Pseudomonas fluorescens и Listeria innocua [9]. На территории Евразии народы часто заготавливали ягоды и, естественно, использовали их в том числе и в лечении. Научные исследования подтвердили, что некоторые ягоды обладают антимикробной активностью. Фенолы, особенно эллаготанины, содержащиеся в плодах морошки и малины, ингибируют рост кишечных патогенных микроорганизмов [10].

Заболевания, вызываемые патогенными микроорганизмами, еще с давних времен использовали для нанесения противнику вреда с минимальными собственными затратами.

Существует версия, что хан Джанибек при осаде крымского города Каффы пошел на хитрость и катапультами забрасывал трупы умерших от чумы в город. Захватить Каффу так и не удалось, потому что войско хана было ослаблено. Но начавшаяся в Каффе эпидемия вместе с людьми, которые стремились поскорее покинуть город, начала распространяться по всей Европе. Некоторые ученые предполагают, что именно это событие и положило начало пандемии чумы XIV века в Западной Европе.

Использование древними хеттами туляремии считается первым упоминанием о применении биологического оружия. Они засылали в стан неприятеля больных овец, которых те забирали к себе в стада. Распространялось заболевание, которому подвержены и домашние животные (овцы, свиньи, лошади), и человек, через укусы кровососущих насекомых [11]. Проблема такого оружия в том, что оно неизбирательно. С этим столкнулись и древние хетты, которые в определенный момент вместе с захваченным скотом принесли к себе и туляремию.

Сейчас использование бактериологического оружия запрещено «Протоколом о запрещении применения на войне удушающих, ядовитых или других подобных газов и бактериологических средств» (кратко — «Женевским протоколом»), подписанным в 1925 году.

XX век

1940–1960-е годы XX века называют «золотой эрой» открытия антибиотиков. В то время, чтобы получить новое вещество, обладающее антибиотической активностью, можно было взять пробу почвы, выделить из нее микроорганизмы и изучать их. На этом же объекте исследования можно было испытывать новосинтезированные или выделенные из других микроорганизмов антибиотики. В 1980-х начала свое развитие комбинаторная химия, а в 1990-х ее методы стали использовать фармкомпании, в том числе и для поиска новых антибиотиков.

Официально, «золотая эра антибиотиков» начинается с открытия пенициллина. Это произошло в 1928 году, и первооткрывателем официально считают британского бактериолога Александра Флеминга (рис. 1). Кстати, ту самую чашку Петри, благодаря которой он сделал открытие и в дальнейшем получил Нобелевскую премию, вместе с той самой плесенью не так давно продали на аукционе за 14 тысяч долларов.

Рисунок 1. Александр Флеминг.

Поначалу открытие Флеминга не использовалось для лечения пациентов и продолжало свою жизнь исключительно за дверями лаборатории. К тому же, как сообщали современники Флеминга, он не был хорошим оратором и не мог убедить общественность в полезности и важности пенициллина. Вторым рождением этого антибиотика можно назвать его переоткрытие учеными из Великобритании Эрнстом Чейном и Говардом Флори в 1940–1941 гг.

В СССР тоже использовали пенициллин, причем если в Великобритании применяли не особенно производительный штамм, то советский микробиолог Зинаида Ермольева в 1942 году обнаружила таковой и даже сумела наладить производство антибиотика в условиях войны [14]. Наиболее активным штаммом был Penicillium crustosum, и поэтому поначалу выделенный антибиотик называли пенициллин-крустозин. Его использовали на одном из фронтов во время Великой Отечественной войны для профилактики послеоперационных осложнений и лечения ран [15].

В Европе пенициллин тоже использовали для лечения военных, причем после того, как этот антибиотик начали применять в медицине, он оставался привилегией исключительно военных [16]. Но после пожара 28 ноября 1942 года в ночном клубе Бостона пенициллин стали применять и для лечения гражданских пациентов. У всех пострадавших были ожоги разной степени сложности, и в то время такие пациенты зачастую умирали от бактериальных инфекций, вызываемых, например, стафилококками. Компания Merck & Co. отправила пенициллин в госпитали, где содержались пострадавшие при этом пожаре, и успех лечения поставил пенициллин в центр внимания общественности. К 1946 году он стал широко использоваться в клинической практике.

Доступным для общественности пенициллин оставался вплоть до середины 50-х годов XX века. Естественно, находясь в неконтролируемом доступе, этот антибиотик зачастую использовался неуместно. Есть даже примеры пациентов, которые считали, что пенициллин — чудо-средство от всех человеческих болезней, и применяли его даже для «лечения» того, что ему по природе своей не способно поддаться. Но в 1946 году в одном из американских госпиталей заметили, что 14% взятых от больных пациентов штаммов стафилококка были устойчивы к пенициллину. А в конце 1940-х этот же госпиталь сообщил, что процент резистентных штаммов вырос до 59%. Интересно заметить, что первые сведения о том, что к пенициллину возникает устойчивость, появились в 1940 году — еще до того, как антибиотик стали активно использовать [17].

До открытия в 1928 году пенициллина, были, конечно, и открытия других антибиотиков. На рубеже XIX–XX веков заметили, что голубой пигмент бактерии Bacillus pyocyaneus способен убивать множество патогенных бактерий, таких как холерный вибрион, стафилококки, стрептококки, пневмококки. Он был назван пиоционазой, но открытие не послужило основой для разработки препарата, потому что вещество было токсично и нестабильно.

Первым коммерчески доступным антибиотиком стал препарат «Пронтосил», который разработал немецкий бактериолог Герхард Домагк в 1930-х годах [18]. Есть документальные свидетельства, что первым вылеченным человеком оказалась его собственная дочь, которая долго страдала от заболевания, вызванного стрептококками. В результате лечения она выздоровела всего за несколько дней. Сульфаниламидные препараты, к которым относится и «Пронтосил», широко использовали во время Второй мировой войны страны антигитлеровской коалиции для предотвращения развития инфекций.

Вскоре после открытия пенициллина, в 1943 году, Альберт Шац, молодой сотрудник в лаборатории Зельмана Ваксмана [19], выделил из почвенной бактерии Streptomyces griseus вещество, обладающее противомикробной активностью. Этот антибиотик, названный стрептомицином, оказался активным против многих распространенных в то время инфекций, в том числе туберкулеза и чумы.

И все же, примерно до 1970-х годов никто серьезно не задумывался о развитии резистентности к антибиотикам. Затем были замечены два случая заболевания гонореей и бактериальным менингитом, когда бактерия, устойчивая к лечению пенициллином или антибиотиками пенициллинового ряда, вызывала смерть пациента. Эти события ознаменовали момент, когда с десятилетиями удачного лечения заболеваний было покончено.

Надо понимать, что бактерии — это живые системы, поэтому они изменчивы и со временем способны выработать резистентность к любому антибактериальному препарату (рис. 2). Например, к линезолиду бактерии не могли выработать устойчивость на протяжении 50 лет, но все-таки сумели приспособиться и жить в его присутствии [20]. Вероятность развития антибиотикорезистентности в одном поколении бактерий составляет 1:100 млн. К действию антибиотиков они приспосабливаются по-разному. Это может быть усиление клеточной стенки, которую, к примеру, использует Burkholderia multivorans, вызывающая пневмонию у людей с иммунодефицитами [21]. Некоторые бактерии, такие как Campylobacter jejuni, которая вызывает энтероколит, очень эффективно «выкачивают» антибиотики из клеток при помощи специализированных белковых насосов [22], и поэтому антибиотик не успевает подействовать.

Рисунок 2. Один из путей возникновения антибиотикорезистентности.Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.

Первый случай возникновения метициллинустойчивого золотистого стафилококка (MRSA) зафиксировали в Великобритании в 1961 году, а в США — немного позднее, в 1968-м [23]. Про золотистого стафилококка мы чуть подробнее поговорим дальше, но в контексте скорости выработки у него резистентности стоит отметить, что в 1958 году против этой бактерии стали использовать антибиотик ванкомицин. Он был способен работать с тем штаммами, которые не поддавались воздействию метициллина. И до конца 1980-х годов считалось, что к нему резистентность должна вырабатываться дольше или вообще не вырабатываться. Однако в 1979 и 1983 годах, по прошествии всего пары десятков лет, в разных частях мира были зафиксированы случаи устойчивости и к ванкомицину [24].

Похожий тренд соблюдался и для других бактерий, а некоторые оказались способными выработать резистентность вообще за год. Но кто-то приспосабливался немного медленнее, например, в 1980-х годах только 3–5% S. pneumonia были устойчивы к пенициллину, а в 1998 году — уже 34%.

XXI век — «кризис инноваций»

За последние 20 лет многие большие фармкомпании — например, Pfizer, Eli Lilly and Company и Bristol-Myers Squibb — сократили число разработок или вообще закрыли проекты по созданию новых антибиотиков. Это можно объяснить не только тем, что стало сложнее искать новые вещества (потому что все, которые было легко найти, уже нашли), но и потому что есть другие востребованные и более прибыльные области, например, создание лекарств для лечения онкологических заболеваний или депрессии.

Тем не менее, время от времени то один, то другой коллектив ученых или компания сообщает, что они открыли новый антибиотик, и заявляет, что «вот он уж точно победит все бактерии/некоторые бактерии/определенный штамм и спасет мир». После этого зачастую ничего не происходит, и такие высказывания вызывают у общественности только скепсис. Ведь помимо тестирования антибиотика на бактериях в чашке Петри, нужно провести испытания предполагаемого вещества на животных, а затем и на людях. Это занимает много времени, таит в себе немало подводных камней, и обычно на одной из этих фаз открытие «чудесного антибиотика» сменяется закрытием.

Для того чтобы найти новые антибиотики, применяют различные методы: как классической микробиологии, так и более новые — сравнительной геномики, молекулярной генетики, комбинаторной химии, структурной биологии. Некоторые предлагают отойти от этих «привычных» методов и обратиться к знаниям, накопленным на протяжении истории человечества. Например, в одной из книг Британской библиотеки ученые заметили рецепт бальзама от глазных инфекций, и им стало интересно, на что он способен сейчас. Рецепт датировался X веком, поэтому вопрос — будет работать или нет? — был действительно интригующим. Ученые взяли именно те ингредиенты, которые были указаны, смешали в нужных пропорциях и проверили на метициллинрезистентном золотистом стафилококке (MRSA). К удивлению исследователей, более 90% бактерий были убиты этим бальзамом. Но важно заметить, что такой эффект наблюдался только при совместном использовании всех ингредиентов [25], [26].

Действительно, порой антибиотики природного происхождения работают не хуже современных, но их состав настолько сложен и зависит от многих факторов, что быть точно уверенным в каком-то определенном результате затруднительно. Также, невозможно сказать, замедляется ли скорость выработки устойчивости к ним или нет. Поэтому их не рекомендуют использовать как замену основной терапии, а как дополнение под строгим контролем врачей [20].

Проблемы резистентности — примеры болезней

Невозможно дать полную картину резистентности микроорганизмов к антибиотикам, потому как эта тема многогранна и, несмотря на несколько поутихший интерес со стороны фармкомпаний, достаточно активно исследуется. Соответственно, очень быстро появляется информация о все новых и новых случаях устойчивости к антибиотикам. Поэтому мы ограничимся лишь несколькими примерами для того, чтобы хотя бы поверхностно показать картину происходящего (рис. 3).

Рисунок 3. Временная шкала открытия некоторых антибиотиков и выработки устойчивости к ним.

Туберкулез: риск в современном мире

Туберкулез особенно распространен в Центральной Азии, Восточной Европе и России, и то, что у туберкулезных микробов (Mycobacterium tuberculosis) возникает устойчивость не только к определенным антибиотикам, но и к их комбинациям, должно вызывать тревогу.

У пациентов с ВИЧ из-за пониженного иммунитета нередко возникают оппортунистические инфекции, вызываемые микроорганизмами, которые в норме могут без вреда присутствовать в организме человека. Одной из них является туберкулез, который к тому же отмечен как основная причина смерти ВИЧ-положительных пациентов по всему миру. О распространенности туберкулеза по регионам мира можно судить из статистики — у пациентов с ВИЧ, заболевших туберкулезом, если они проживают в Восточной Европе, риск умереть в 4 раза выше, чем если бы они жили в Западной Европе или даже Латинской Америке. Конечно, стоит отметить, что на эту цифру влияет то, насколько в медицинской практике региона принято проводить тесты на восприимчивость пациентов к лекарствам. Это позволяет применять антибиотики только при необходимости.

За ситуацией с туберкулезом наблюдает и ВОЗ. В 2017 году она выпустила доклад о выживаемости при туберкулезе и его мониторинге в Европе. Существует стратегия ВОЗ по ликвидации туберкулеза, и поэтому пристальное внимание обращается на регионы с высоким риском заражения этим заболеванием.

Туберкулез унес жизни таких мыслителей прошлого, как немецкий писатель Франц Кафка и норвежский математик Н.Х. Абель. Однако это заболевание вызывает тревогу и сегодня, и при попытке взглянуть в будущее. Поэтому и на общественном, и на государственном уровнях стоит прислушиваться к стратегии ВОЗ и стараться снизить риски заражения туберкулезом.

В докладе ВОЗ подчеркнуто, что с 2000 года фиксируется меньше случаев заражения туберкулезом: в период с 2006 по 2015 годы число случаев уменьшалось на 5,4% в год, а в 2015 уменьшилось на 3,3%. Тем не менее, несмотря на такой тренд, ВОЗ призывает с вниманием относиться к проблеме антибиотикорезистентности Mycobacterium tuberculosis, и, используя методы гигиены и постоянный мониторинг населения, уменьшать число случаев инфицирования.

Устойчивая гонорея

Американское агентство Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) подсчитали, что в США ежегодно фиксируется более 800 тысяч случаев заболевания гонореей, а во все мире, по оценке ВОЗ, — 78 миллионов случаев. Это инфекционное заболевание вызывается гонококком Neisseria gonorrhoeae. В проведенных исследованиях за период с 2009 по 2014 годы показано, что многие штаммы гонококка резистентны к препарату первой линии — ципрофлоксацину, а также увеличивается число устойчивых штаммов к азитромицину и препаратам группы цефалоспоринов широкого спектра действия. В большинстве стран никакие другие антибиотики, кроме цефалоспоринов, не способны воздействовать на гонококка, но уже и к ним возрастает устойчивость. Недавно выявили три случая, когда гонококк оказывался устойчивым ко всем известным препаратам, применяемым для лечения гонореи [27].

Масштабы резистентности других бактерий

Примерно 50 лет назад начали появляться штаммы золотистого стафилококка, устойчивые к антибиотику метициллину (MRSA). Инфекции, вызванные метициллинрезистентным золотистым стафилококком, ассоциированы с бóльшим количеством смертей, чем инфекции, вызванные метициллинчувствительным стафилококком (MSSA). Большинство из MRSA также устойчиво и к другим антибиотикам. В настоящее время они распространены и в Европе, и в Азии, и в обеих Америках, и в Тихоокеанском регионе [28]. Эти бактерии чаще других становятся устойчивыми к антибиотикам и в США убивают 12 тысяч людей за год [29]. Есть даже факт, что в США MRSA в год уносит больше жизней, чем ВИЧ/СПИД, болезнь Паркинсона, эмфизема легких и убийства вместе взятые [30], [31].

В период с 2005 по 2011 год стали фиксировать меньше случаев заражения MRSA как госпитальной инфекцией. Это связано с тем, что в медицинских учреждениях взяли под строгий контроль соблюдение гигиенических и санитарных норм. Но в общей популяции такой тренд, к сожалению, не сохраняется.

Энтерококки, устойчивые к действию антибиотика ванкомицина — большая беда. Они не так широко распространены на планете, по сравнению с MRSA, но в США каждый год фиксируется около 66 тысяч случаев заражения Enterococcus faecium и, реже, E. faecalis. Они являются причиной большого спектра заболеваний и особенно среди пациентов медицинских учреждений, то есть они — причина госпитальных инфекций. При заражении энтерококком около трети случаев приходится на штаммы, устойчивые к ванкомицину.

Пневмококк Streptococcus pneumoniae является причиной бактериальной пневмонии и менингита. Чаще заболевания развиваются у людей старше 65 лет. Возникновение резистентности усложняет лечение и в итоге приводит к 1,2 миллионам случаев заболевания и 7 тысячам смертей ежегодно. Пневмококк резистентен к амоксициллину и азитромицину. К менее распространенным антибиотикам он тоже выработал устойчивость, и в 30% случаев резистентен к одному или нескольким применяемым в лечении препаратам. Надо заметить, что даже если присутствует небольшой уровень устойчивости к антибиотику, это не снижает эффективность от лечения им. Использование препарата становится бесполезным в случае, если количество резистентных бактерий превышает определенный порог. Для внебольничных пневмококковых инфекций этот порог составляет 20–30% [32]. В последнее время стало происходить меньше случаев заражения пневмококком, потому что в 2010 году создали новую версию вакцины PCV13, которая действует против 13 штаммов S. pneumoniae.

  1. От сельскохозяйственных животных. Антибиотики специально добавляют в корм скоту — в основном, для того чтобы ускорить рост животных и предотвратить инфекции. В США до 80% всех производимых антибиотиков используют как раз в виде добавки к корму [29]. Резистентные бактерии могут перейти к человеку непосредственно на ферме, либо через плохо приготовленные и не стерилизованные продукты питания. Также, отходы жизнедеятельности животных попадают в окружающую среду, где и неметаболизированные антибиотики, и резистентные микроорганизмы могут влиять на микроорганизмы, живущие в этой среде.
  2. От растений. В растениеводстве широко применяют антибиотики, чтобы защитить растения от нежелательных патогенов, способных погубить весь урожай. Но если немного не рассчитать дозу используемого антибиотика, то может получиться устойчивый к нему микроорганизм. С плохо помытой и приготовленной пищей он попадает к человеку, у которого может вызывать неприятные последствия.
  3. От человека к человеку. Носитель антибиотикорезистентного микроорганизма может распространять этот микроорганизм и заражать других людей, например, в общественных местах и больницах (являясь потенциальной причиной появления госпитальной инфекции).
  4. Из окружающей среды. В среду микроорганизм попадает вышеперечисленными путями и через немытые руки и с плохо обработанной пищей вновь может оказаться у человека и стать неприятной проблемой.

Примерная схема показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Олег и «круговорот» резистентных бактерий.Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.

Пристальное внимание должно оказываться не только бактериям, которые уже развивают или развили резистентность, но и тем, которые пока не приобрели устойчивость. Потому что со временем и они могут измениться и начать вызывать более сложные формы заболеваний.

Внимание к нерезистентным бактериям можно объяснить и тем, что, даже легко поддаваясь лечению, эти бактерии играют роль в развитии инфекций у пациентов с ослабленным иммунитетом — ВИЧ-положительных, проходящих химиотерапию, недоношенных и переношенных новорожденных, у людей после операции и трансплантации [33]. И так как этих случаев происходит достаточное количество —

— то есть шанс, что со временем устойчивость появится и у тех штаммов, которые пока не вызывают опасений.

Госпитальные, или внутрибольничные, инфекции все чаще встречаются в наше время. Это те инфекции, которыми люди заражаются в больницах и других медицинских учреждениях при госпитализации и просто при посещении.

В США в 2011 году было зафиксировано более 700 тысяч заболеваний, вызываемых бактериями рода Klebsiella [34]. Это, в основном, внутрибольничные инфекции, которые приводят к довольно обширному спектру заболеваний, таких как пневмония, сепсис, раневые инфекции. Как и в случаях со многими другими бактериями, еще с 2001 года началось массовое появление антибиотикорезистентных клебсиелл.

В одной из научных работ ученые задались целью узнать, как гены устойчивости к антибиотикам распространены среди штаммов рода Klebsiella. Они обнаружили, что 15 довольно далеких штаммов экспрессировали металло-бета-лактамазу 1 (NDM-1), которая способна разрушать почти все бета-лактамные антибиотики [34]. Бóльшую силу эти факты обретают, если уточнить, что данные для этих бактерий (1777 геномов) получены в период с 2011 по 2015 годы от пациентов, которые находились в разных больницах с разными инфекциями, вызванными клебсиеллами.

  • пациент принимает антибиотики без назначения врача;
  • пациент не следует назначенному врачом курсу приема лекарств ;
  • врач не обладает должной квалификацией;
  • пациент пренебрегает дополнительными мерами профилактики (мытье рук, продуктов питания);
  • пациент часто посещает медицинские учреждения, в которых повышена вероятность заразиться патогенными микроорганизмами;
  • пациент проходит плановые и внеплановые процедуры или операции, после которых зачастую нужно принимать антибиотики во избежание развития инфекций;
  • пациент потребляет мясную продукцию из регионов, не соблюдающих нормы по остаточному содержанию антибиотиков (например, из России или Китая);
  • у пациента снижен иммунитет из-за болезней (ВИЧ, химиотерапия при онкологических заболеваниях);
  • пациент проходит длительный курс лечения антибиотиками, например, при туберкулезе.

Настоящее (влияние на экономику) и будущее

Проблема резистентности бактерий к антибиотикам охватывает сразу несколько сфер человеческой жизни . В первую очередь, это, конечно, экономика. По разным подсчетам, сумма, которую тратит государство на лечение одного пациента с устойчивой к антибиотикам инфекцией, колеблется от $18 500 до $29 000. Эта цифра подсчитана для США, но, пожалуй, ее можно использовать и как средний ориентир по другим странам, чтобы понимать масштаб явления. Такая сумма уходит на одного пациента, но если подсчитать по всем, то оказывается, что суммарно к общему счету, который государство тратит за год на здравоохранение, нужно добавлять $20 000 000 000 [36]. И это помимо $35 000 000 000 социальных расходов. В 2006 году из-за двух наиболее распространенных госпитальных инфекций, в результате которых у людей развивался сепсис и пневмония, умерли 50 тысяч людей. Это обошлось системе здравоохранения США в сумму, превышающую $8 000 000 000.

Если антибиотики первой и второй линий не работают, то приходится либо увеличивать дозы в надежде на то, что они сработают, либо использовать антибиотики следующей линии. И в том, и в другом случае высока вероятность повышенной токсичности препарата и побочных действий. К тому же, большая доза или новый препарат будут, скорее всего, стоить дороже предыдущего лечения. Это влияет на сумму, которую затрачивают на лечение государство и сам пациент. А также на срок нахождения пациента в больнице или на больничном, число посещений врача и экономические потери от того, что работник не трудится. Большее количество дней на больничном — это не пустые слова. Действительно, пациента с заболеванием, вызванным резистентным микроорганизмом, в среднем приходится лечить 12,7 дней, по сравнению с 6,4 для обычной болезни [30].

Кроме причин, которые непосредственно влияют на экономику — траты на лекарства, на оплату больничных и время нахождения в больнице, — есть еще и немного завуалированные. Это те причины, которые влияют на качество жизни людей, у которых обнаружены антибиотикорезистентные инфекции. Некоторые пациенты — школьники или студенты — не могут в полной мере посещать уроки, и поэтому у них возможны отставание в учебном процессе и психологическая деморализация. У пациентов, которые проходят курсы сильных антибиотиков, из-за побочных эффектов могут развиваться хронические заболевания. Помимо самих пациентов, заболевание морально угнетает их родственников и окружение, а некоторые инфекции настолько опасны, что заболевших приходится содержать в отдельной палате, где они зачастую не могут пообщаться с близкими. Также существование госпитальных инфекций и риск ими заразиться не позволяют расслабиться при прохождении курса лечения. Согласно статистике, около 2 миллионов американцев ежегодно заражаются госпитальными инфекциями, которые в итоге уносят 99 тысяч жизней. Чаще всего это происходит из-за заражения микроорганизмами, устойчивыми к антибиотикам [30]. Важно подчеркнуть, что кроме перечисленных выше и, несомненно, важных экономических потерь, качество жизни у людей тоже сильно страдает.

Прогнозы на будущее разнятся (видео 2). Одни пессимистически указывают на то, что к 2030–2040 годам кумулятивные финансовые потери составят 100 триллионов долларов, что равняется среднегодовому убытку в 3 триллиона долларов. Для сравнения — весь годовой бюджет США лишь на 0,7 триллиона превышает эту цифру [38]. Количество смертей от заболеваний, вызванных резистентными микроорганизмами, по оценке ВОЗ, к 2030–2040 годам приблизится к 11–14 миллионам и превысит смертность от рака.

Видео 2. Лекция Мэрин Маккены на TED-2015 — What do we do when antibiotics don’t work any more?

Неутешительны и перспективы использования антибиотиков в кормах сельскохозяйственных животных (видео 3). В исследовании, опубликованном в журнале PNAS, подсчитали, что в 2010 году во всем мире в кормá было добавлено более 63 000 тонн антибиотиков [38]. И это — только по скромным оценкам. Ожидается, что к 2030 году указанная цифра возрастет на 67%, но, что должно особенно встревожить, она удвоится в Бразилии, Индии, Китае, Южной Африке и России. Понятно, что, раз объемы добавляемых антибиотиков увеличатся, то и расход средств на них тоже увеличится. Существует мнение, что цель добавления их в корм — совсем не улучшение здоровья животных, а ускорение роста. Это позволяет быстро выращивать животных, получать прибыль от продаж и снова выращивать новых. Но при возрастающей антибиотикорезистентности, придется добавлять либо бóльшие объемы антибиотика, либо создавать комбинации из них. В любом из указанных случаев, затраты фермеров и государства, которое нередко их субсидирует, на эти препараты возрастут. При этом продажи сельскохозяйственной продукции могут даже снизиться из-за смертности животных, вызванной отсутствием действенного антибиотика или побочными эффектами нового. А также из-за страха со стороны населения, которое не хочет потреблять продукцию с этим «усиленным» препаратом. Снижение продаж или повышение цены на продукцию может ставить фермеров в бóльшую зависимость от субсидий со стороны государства, заинтересованного в обеспечении населения продуктами первой необходимости, которые как раз и предоставляет фермер. Также, многие сельхозпроизводители из-за вышеуказанных причин могут оказаться на грани банкротства, а, следовательно, это приведет к тому, что на рынке останутся лишь крупные сельскохозяйственные компании. И, как следствие, возникнет монополия крупных компаний-гигантов. Такие процессы негативно отразятся на социально-экономическом положении любого государства.

Видео 3. BBC рассказывает о том, насколько может быть опасным развитие антибиотикорезистентности у сельскохозяйственных животных

По всему миру активно развиваются направления науки, связанные с определением причин генетических заболеваний и их лечения, мы с интересом наблюдаем за тем, что происходит с методами, которые помогут человечеству «избавиться от вредных мутаций и стать здоровыми», как любят упоминать поклонники методов пренатального скрининга, CRISPR-Cas9 и только начинающего развиваться метода генетической модификации эмбрионов [39–41]. Но все это может быть понапрасну, если мы окажемся неспособны противостоять заболеваниям, вызываемым резистентными микроорганизмами. Необходимы разработки, которые позволят преодолеть проблему резистентности, иначе всему миру несдобровать.

  • продажа антибиотиков только по рецепту (исключительно для лечения болезней, угрожающих жизни, а не для профилактики банальных «простуд»);
  • экспресс-тесты на степень устойчивости микроорганизма к антибиотикам;
  • рекомендации по лечению, подтвержденные вторым мнением или искусственным интеллектом;
  • дистанционное диагностирование и лечение без посещения мест скопления больных людей (в том числе мест продажи лекарств);
  • проверка на наличие антибиотикорезистентных бактерий до проведения операций;
  • запрет проведения косметических процедур без надлежащей проверки;
  • сокращение потребления мяса и повышение его цены из-за удорожания ведения хозяйства без привычных антибиотиков;
  • увеличение смертности людей в группе риска;
  • увеличение смертности от туберкулеза в странах из группы риска (Россия, Индия, Китай);
  • ограниченное распространение антибиотиков последнего поколения по миру для замедления развития устойчивости к ним;
  • дискриминация в доступе к таким антибиотикам по финансовому статусу и по месту проживания.

Заключение

Меньше века прошло с начала масштабного использования антибиотиков. Вместе с тем, меньше века заняло у нас, чтобы результат этого достиг грандиозных масштабов . Угроза антибиотикорезистентности вышла на глобальный уровень, и было бы глупо отрицать, что именно мы своими же усилиями создали себе такого врага. Сегодня каждый из нас ощущает на себе последствия уже возникшей устойчивости и находящуюся в процессе развития устойчивость, когда получаем от врача выписанные антибиотики, принадлежащие не к первой линии, а второй или даже последней. Сейчас существуют варианты решения этой проблемы, но самих проблем — не меньше. Предпринимаемые нами действия по борьбе с быстро развивающими устойчивость бактериями напоминают гонку. Что будет дальше — покажет время.

И время, действительно, расставляет все по своим местам. Начинают появляться средства, позволяющие улучшить работу уже существующих антибиотиков, научные группы ученых (пока что ученых, но вдруг эта тенденция вновь вернется и к фармкомпаниям) без устали трудятся над созданием и проверкой новых антибиотиков. Обо всем этом можно прочитать и воспрянуть духом во второй статье цикла.

Компания Superbug Solutions UK Ltd. («Супербаг Солюшенс», Великобритания) — одна из ведущих компаний, занимающихся уникальными исследованиями и разработками решений в области создания высокоэффективных бинарных антимикробных препаратов нового поколения. В июне 2017 года «Супербаг Солюшенс» получила сертификат от крупнейшей в истории Европейского Союза программы по исследованиям и инновациям «Горизонт 2020», удостоверяющий, что технологии и разработки компании являются прорывными в истории развития исследований по расширению возможностей применения антибиотиков.

Компания Superbug Solutions Ltd. входит в состав Superbug Solutions Group, одно из структурных подразделений которой — лаборатория — является резидентом инновационного центра «Сколково».

Superbug Solutions Group — группа компаний, создающая платформу для исследований и разработки решений в сфере бинарных и прочих инновационных медицинских препаратов. Основной продукт компании — SBS Platform — это решение на базе блокчейн-технологий для фармацевтических компаний, которое включает:

  • прозрачную систему финансирования производства новых инновационных лекарств (в частности, антибиотиков);
  • децентрализованную систему исследований и разработки лекарств нового поколения;
  • уникальную систему их производства и дистрибуции по прямой цепочке (исключающей посредников) от производителя к конечному потребителю по методике «справедливой цены».

Методика «справедливой цены» также разработана Superbug Solutions Group и основана на данных, полученных посредством скоринга информации о покупателе. Методика позволит пациентам получать необходимые редкие лекарства по мере необходимости и по доступным ценам.

Superbug Solutions Group — революционер в области фармацевтики. В ноябре 2017 группа компаний планирует проведение ICO (initial coin offering) с целью привлечения дополнительного финансирования для дальнейшего развития платформы и эволюционных решений на ее базе.

Материал предоставлен партнёром — компанией Superbug Solutions Ltd.

  1. В диких условиях: как жил последний всеобщий предок LUCA;
  2. Vanessa M. D’Costa, Christine E. King, Lindsay Kalan, Mariya Morar, Wilson W. L. Sung, et. al.. (2011). Antibiotic resistance is ancient. Nature. 477, 457-461;
  3. Manisha Deb Mandal, Shyamapada Mandal. (2011). Honey: its medicinal property and antibacterial activity. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 1, 154-160;
  4. Sultan Ayoub Meo, Saleh Ahmad Al-Asiri, Abdul Latief Mahesar, Mohammad Javed Ansari. (2017). Role of honey in modern medicine. Saudi Journal of Biological Sciences. 24, 975-978;
  5. Mark L. Nelson, Andrew Dinardo, Jeffery Hochberg, George J. Armelagos. (2010). Brief communication: Mass spectroscopic characterization of tetracycline in the skeletal remains of an ancient population from Sudanese Nubia 350-550 CE. Am. J. Phys. Anthropol.. 143, 151-154;
  6. A. Coppi, M. Cabinian, D. Mirelman, P. Sinnis. (2006). Antimalarial Activity of Allicin, a Biologically Active Compound from Garlic Cloves. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 50, 1731-1737;
  7. Balaji Meriga, Ramgopal Mopuri, T. MuraliKrishna. (2012). Insecticidal, antimicrobial and antioxidant activities of bulb extracts of Allium sativum. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 5, 391-395;
  8. Mi-Hyang Lee, Hyun Ae Kwon, Dong-Yeul Kwon, Hyun Park, Dong-Hwan Sohn, et. al.. (2006). Antibacterial activity of medicinal herb extracts against Salmonella. International Journal of Food Microbiology. 111, 270-275;
  9. Anna M Witkowska, Dara K Hickey, Mercedes Alonso-Gomez, Martin Wilkinson. (2013). Evaluation of antimicrobial activities of commercial herb and spice extracts against selected food-borne bacteria. JFR. 2, 37;
  10. R. Puupponen-Pimia, L. Nohynek, S. Hartmann-Schmidlin, M. Kahkonen, M. Heinonen, et. al.. (2005). Berry phenolics selectively inhibit the growth of intestinal pathogens. J Appl Microbiol. 98, 991-1000;
  11. Siro Igino Trevisanato. (2007). The ‘Hittite plague’, an epidemic of tularemia and the first record of biological warfare. Medical Hypotheses. 69, 1371-1374;
  12. Победитель бактерий;
  13. Эволюция наперегонки, или почему антибиотики перестают работать;
  14. Волкова О. (2003). Смерть обходит задворки науки. «Гамма»;
  15. Ермольева З.В. Биологически активные вещества. М.: «Знание», 1966. — 32 с.;
  16. Saswati Sengupta, Madhab K. Chattopadhyay, Hans-Peter Grossart. (2013). The multifaceted roles of antibiotics and antibiotic resistance in nature. Front. Microbiol.. 4;
  17. Abraham E.P. and Chain E. (1940). An enzyme from bacteria able to destroy penicillin. Nature. 3713, 837;
  18. Walter Sneader. (2001) History of Sulfonamides;
  19. Главный «почвенник» медицины: Зельман Ваксман;
  20. Ремиш А. (2016). Битва за выживание. Econet;
  21. Chih-Chia Su, Linxiang Yin, Nitin Kumar, Lei Dai, Abhijith Radhakrishnan, et. al.. (2017). Structures and transport dynamics of a Campylobacter jejuni multidrug efflux pump. Nat Commun. 8;
  22. Nitin Kumar, Chih-Chia Su, Tsung-Han Chou, Abhijith Radhakrishnan, Jared A. Delmar, et. al.. (2017). Crystal structures of theBurkholderia multivoranshopanoid transporter HpnN. Proc Natl Acad Sci USA. 114, 6557-6562;
  23. A. P. Johnson. (2011). Methicillin-resistant Staphylococcus aureus: the European landscape. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 66, iv43-iv48;
  24. G. V. Doern, K. P. Heilmann, H. K. Huynh, P. R. Rhomberg, S. L. Coffman, A. B. Brueggemann. (2001). Antimicrobial Resistance among Clinical Isolates of Streptococcus pneumoniae in the United States during 1999-2000, Including a Comparison of Resistance Rates since 1994-1995. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 45, 1721-1729;
  25. Rayner E. (2015). AncientBiotics — a medieval remedy for modern day superbugs? The University of Nottingham;
  26. Macdonald F. (2015). 1,000-year-old onion and garlic remedy kills antibiotic-resistant bugs. ScienceAlert;
  27. Керман А. (2017). ВОЗ обеспокоена неизлечимой гонореей. «XXII ВЕК»;
  28. Gian Maria Rossolini, Fabio Arena, Patrizia Pecile, Simona Pollini. (2014). Update on the antibiotic resistance crisis. Current Opinion in Pharmacology. 18, 56-60;
  29. Ventola C.L. (2015). The antibiotic resistance crisis. Part 1: causes and threats. P.T. 40, 277–283;
  30. Zhabiz Golkar, Omar Bagasra, Donald Gene Pace. (2014). Bacteriophage therapy: a potential solution for the antibiotic resistance crisis. J Infect Dev Ctries. 8;
  31. Michael Gross. (2013). Antibiotics in crisis. Current Biology. 23, R1063-R1065;
  32. Березняков И.Г. (2009). Приверженность к приему лекарственных средств и пути ее повышения при бактериальных инфекциях. Болезни и антибиотики. 2;
  33. S. Karuthu, E. A. Blumberg. (2012). Common Infections in Kidney Transplant Recipients. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 7, 2058-2070;
  34. S. Wesley Long, Randall J. Olsen, Todd N. Eagar, Stephen B. Beres, Picheng Zhao, et. al.. (2017). Population Genomic Analysis of 1,777 Extended-Spectrum Beta-Lactamase-Producing Klebsiella pneumoniae Isolates, Houston, Texas: Unexpected Abundance of Clonal Group 307 . mBio. 8, e00489-17;
  35. Martin J Llewelyn, Jennifer M Fitzpatrick, Elizabeth Darwin, SarahTonkin-Crine, Cliff Gorton, et. al.. (2017). The antibiotic course has had its day. BMJ. j3418;
  36. Margaret A. Riley, Sandra M. Robinson, Christopher M. Roy, Morgan Dennis, Vivian Liu, Robert L. Dorit. (2012). Resistance is futile: the bacteriocin model for addressing the antibiotic resistance challenge. Biochm. Soc. Trans.. 40, 1438-1442;
  37. Противостояние с резистентными бактериями: наши поражения, победы и планы на будущее;
  38. Thomas P. Van Boeckel, Charles Brower, Marius Gilbert, Bryan T. Grenfell, Simon A. Levin, et. al.. (2015). Global trends in antimicrobial use in food animals. Proc Natl Acad Sci USA. 112, 5649-5654;
  39. CRISPR-эпопея и ее герои;
  40. Просто о сложном: CRISPR/Cas;
  41. От слов к делу: технологию CRISPR-Cas впервые применили для лечения онкозаболеваний.

biomolecula.ru

История первого антибиотика

Пенициллин был открыт в 1928  году. А вот в Советском Союзе люди продолжали умирать даже тогда, когда на Западе этим антибиотиком уже лечили вовсю.

Оружие против микроорганизмов

Антибиотики (от греческих слов «анти»— против и «биос» — жизнь) -  вещества, избирательно подавляющие жизненные функции некоторых микроорганизмов. Первый антибиотик был случайно открыт в 1928 году английским ученым Александром Флемингом. На чашке Петри, где он выращивал для своих опытов колонию стафилококков, он обнаружил неизвестную серо-желтоватую  плесень, которая уничтожила все микробы вокруг себя. Флеминг изучил загадочную плесень и вскоре выделил из нее противомикробное вещество. Он назвал его «пенициллином». 

В 1939 году английские ученые Хоуард Флори и Эрнст Чейн продолжили исследования Флеминга и вскоре был налажен промышленный выпуск пенициллина. В1945 г. за заслуги перед человечеством Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии.

Панацея из плесени

В СССР долгое время закупали антибиотики за валюту по бешеным ценам и в очень ограниченном количестве, поэтому на всех их не хватало. Сталин лично поставил перед учеными задачу о разработке собственного лекарства. Для реализации этой задачи его выбор пал на знаменитого врача-микробиолога Зинаиду Виссарионовну Ермольеву. Это благодаря ей была остановлена эпидемия холеры под Сталинградом, что помогло Красной Армии выиграть Сталинградскую битву.

Много лет спустя Ермольева так вспоминала свой разговор с вождем:

«- Над чем вы сейчас работаете, товарищ Ермольева?

 - Я мечтаю заняться пенициллином.

- Что еще за пенициллин?

- Это живая вода, Иосиф Виссарионович. Да-да, самая  настоящая живая вода, полученная из плесени. О пенициллине стало известно двадцать лет назад, но всерьез им так никто и не занялся. По крайней мере, у нас.

- Что вы хотите?..

- Я хочу найти эту плесень и приготовить препарат. Если это удастся, мы спасем тысячи, а может быть, и миллионы жизней! Особенно мне кажется это важным сейчас, когда раненые солдаты сплошь и рядом гибнут от заражения крови, гангрены и всевозможных воспалений.

- Действуйте. Вас обеспечат всем необходимым».

Железная леди советской науки

Тому факту, что уже в декабре 1944 года пенициллин стали массово производить в нашей стране, мы обязаны именно Ермольевой - донской казачке, с отличием окончившей гимназию, а затем и женский медицинский институт в Ростове.

Первый образец советского антибиотика был получен ею из плесени, принесенной из бомбоубежища, находившегося  неподалеку от  лаборатории на улице Обуха. Опыты, которые проводила Ермольева на лабораторных животных, дали потрясающие результаты: буквально умирающие подопытные зверьки, которых перед этим заразили микробами, вызывающими тяжелые заболевания, буквально после одной  инъекции пенициллина выздоравливали в короткий срок. Только после этого Ермольева приняла решение попробовать «живую воду» на людях, и вскоре пенициллин стали повсеместно применять в полевых госпиталях.

Таким образом, Ермольевой удалось спасти тысячи безнадежных больных. Современники отмечали, что эта удивительная женщина отличалась неженским   «железным» характером, энергичностью и целеустремленностью. За успешную борьбу с инфекциями на Сталинградском фронте в конце 1942 года Ермольева была награждена орденом Ленина. А в 1943 году ей была присуждена Сталинская премия 1-й степени, которую она передала в Фонд обороны на закупку боевого самолета. Так в небе над родным Ростовом впервые  появился знаменитый истребитель «Зинаида Ермольева».

За ними будущее

Всю дальнейшую жизнь Ермольева посвятила изучению антибиотиков. За это время она получила первые образцы таких современных антибиотиков, как стрептомицин, интерферон, бициллин, экмолин и дипасфен. А незадолго до своей кончины Зинаида Виссарионовна сказала в беседе с журналистами: «На определенном этапе пенициллин был самой  настоящей живой водой, но жизнь, в том числе и жизнь бактерий, не стоит на месте, поэтому для победы над ними нужны новые, более совершенные лекарства. Создать их в максимально короткие сроки и дать людям – это то, чем денно и нощно занимаются мои ученики. Так что не удивляйтесь, если в один прекрасный день в больницах и на полках аптек появится новая живая вода, но только уже не из плесени, а из чего-то другого».

Ее слова оказались пророческими: сейчас во всем мире известно более ста видов антибиотиков. И все они, как и их «младший брат» пенициллин, служат здоровью людей. Антибиотики бывают широкого спектра (активные в отношении широкого спектра бактерий) и узкого спектра действия (эффективные в отношении лишь специфических групп микроорганизмов). Единых принципов присвоения антибиотикам названий долгое время не существовало. Но в 1965 году Международный комитет по номенклатуре антибиотиков рекомендовал следующие правила:

  • Если известна химическая структура антибиотика, название выбирают с учётом того класса соединений, к которому он относится.
  • Если структура не известна, название даётся по наименованию рода, семейства или порядка, к которому принадлежит продуцент.
  • Суффикс «мицин» присваивается только антибиотикам, синтезируемым бактериями порядка Actinomycetales.
  • Также в названии можно давать указание на спектр или способ действия.

med-info.ru

Антибиотики история создания.классификация

Антибиотики. История создания. Классификация антибиотиков по хим.структуре, происхождению, спектру активности ,типу действия на микробную клетку.

Антибиотики- (греч. anti- против + bios жизнь)-хим. соединения биохимического происхождения. Это продукты жизнедеятельности лучистых (актиномицетов) и плесневых грибов, а также некоторых бактерий, действующие бактериостатически или бактерицидно на микроорганизмы других видов.

К этой группе препаратов также относятся полусинтетические и синтетические аналоги антибиотиков.

Наука об антибиотиках начала развиваться после открытия в 1929 г. английским исследователем Флемингом (A. Fleming) антимикробного действия плесневого грибка Penicillium. Активное вещество, образуемое этим грибком, А. Флеминг назвал пенициллином; он также описал его антимикробное действие in vitro и определил возможные перспективы практического применения. В СССР первый пенициллин был получен 3. В. Ермольевой и Т. И. Балезиной в 1942 г. Разработка методов биол. синтеза пенициллина в массовых масштабах, его выделения и очистки, выяснение хим. природы, изготовление лекарственных препаратов создали условия для мед. применения антибиотиков. В 40-50-х гг. было налажено массовое производство пенициллина, осуществлялись его широкое внедрение в клин, практику, направленный поиск и открытие других групп антибиотиков (аминогликозидов, тетрациклинов, макролидов и др.). Современный период в истории антибиотиков связан с поиском и производством как новых поколений природных антибиотиков, так и полусинтетических антибиотиков, действующих на болезнетворные микробы и некоторые злокачественные новообразования. 

Классификация антибиотиков

По хим.структуре:

1) бета-лактамные антибиотики: природные (бензилпенициллин, феноксиметил-пенициллин), полусинтетические пенициллины (действующие на стафилококки - оксациллин, а также препараты широкого спектра действия - ампициллин, карбенициллин, азлоциллин, паперациллин и др.), цефалоспорины - (цефалексин, цефалотин, цефотаксим и др.);

2) аминогликозиды - природные и полусинтетические препараты (стрептомицин, канамицин, гентамицин, сизомицин, тобрамицин, нетилмицин, амикацин и др.);

3) тетрациклины природные и полусинтетические (тетрациклин, окситетрациклин, метациклин, доксициклин); 4) макролиды (эритромицин, олеандомицин - основные антибиотики группы и их производные);

5) анзамицины (рифампицин - полусинтетический антибиотик);

6) полипептиды (грамицидин С, полимиксины, бацитрацин и др.);

7) гликопептиды (ванкомицин, тейкопланин и др.);

8) антрациклины - одна из основных групп противоопухолевых антибиотиков: доксорубицин (адриамицин) и его производные, акларубицин, даунорубицин (рубомицин) и др. 

По происхождению:

1)Природные (бензилпенициллин, феноксиметил-пенициллин, полимиксины, бацитрацины, грамицидин, эктерицид , хлортетрациклин, окситетрациклин и тетрациклин.экмолин, эритрин, ромашка, шалфей, календула и др.)

2)Полусинтетические (оксациллин,

ампициллин, карбенициллин, азлоциллин, паперациллин, цефалексин, цефалотин, цефотаксим,рифампицин метациклин (рондомицин) и доксициклин (вибрамицин) и др.)

3)Синтетические хинолоны и фторхинолоны (например, ципрофлоксацин), сульфаниламиды (сульфадиметоксин), имидазолы (метронидазол), нитрофураны (фурадонин, фурагин)

По спектру активности:

1) активные преимущественно в отношении грамположительных микроорганизмов, главным образом антистафилококковые, - природные и полусинтетические пенициллины, макролиды, фузидин, линкомицин, фосфомицин;

2) активные в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов (широкого спектра действия) - тетрациклины, аминогликозиды, левомицетин (хлорамфеникол), полусинтетические пенициллины и цефалоспорины;

3) противотуберкулезные - стрептомицин, канамицин, рифампицин, биомицин (флоримицин), циклосерин и др.;

4) противогрибковые - нистатин, амфотерицин В, гризеофульвин и др.;

5) действующие на простейших - эритромицин, пармомицин (мономицин), тетрациклины;

6) действующие на гельминтов - гигромицин В, айвермектин;

7)противоопухолевые - актиномицины, антрациклины, блеомицины и др.; 8) иммуномодуляторы - циклоспорин антибиотик. 

По типу действия на микробную клетку:

 1)бактерицидные (быстро приводящие к гибели клеток) (пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, рифампицин, полимиксины и др.);

2) бактериостатические (задерживающие рост и деление клеток) (макролиды, тетрациклины, линкомицин, хлорамфеникол и др.).

С учетом механизма действия:

1) ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизма (пенициллины, цефалоспорины, ванкомицин, тейкопланин и др.);

2) антибиотики, нарушающие молекулярную организацию, функции клеточных мембран (полимиксин, нистатин, леворин, амфотерицин и др.);

3)антибиотики, подавляющие синтез белка и нуклеиновых кислот, в частности, ингибиторы синтеза белка на уровне рибосом (хлорамфеникол, тетрациклины, макролиды, линкомицин, аминогликозиды) и ингибиторы РНК-полимеразы (рифампицин) и др.

studfiles.net

Изобретение из Соловков. Как в СССР создавали первые антибиотики

Советская медицина по праву была признана одной из самых эффективных — ведь даже в годы войны, когда со всем, в том числе и с основой для изготовления медицинских препаратов, было очень трудно, фармацевтика умудрялась полностью обеспечивать страну всем необходимым. Именно тогда в СССР впервые использовали антибиотик пенициллин, который позволил сохранить жизнь и здоровье миллионам людей. Какие еще достижения были в советской науке и как ее наследством распоряжается Россия — в материале АиФ.ru.

Фармацевт из лагеря

В военные годы особенно активной в плане разработок была команда ученого-микробиолога и эпидемиолога Зинаиды Виссарионовны Ермольевой. Именно она со своими учениками в 1942 году открыла отечественный пенициллин и наладила его производство. Работая практически круглосуточно, в тяжелых условиях военных лет, Ермольева получала, испытывала и отправляла в больницы драгоценный препарат, который был так необходим для лечения раненых. Позже под ее руководством были созданы и внедрены в производство многие новые антибиотики и их лекарственные формы, в том числе экмолин, экмоновоциллин, бициллин, стрептомицин, тетрациклин; комбинированные препараты антибиотиков (дипасфен, эрициклин и др.).

В 1960 году Зинаида Ермольева вместе с коллегами получила противовирусный препарат — интерферон. Лекарство было впервые применено в 1962 году для лечения тяжелой формы гриппа. Разработанный более полувека назад, этот лекарственный препарат до сих пор не теряет своей актуальности и эффективности. От лечения оспы до пенициллина. Пять великих медицинских открытий

Сейчас существует множество йодных препаратов, но мало кто задумывался, что основой для них послужило открытие, сделанное в 1930 году священником и ученым Павлом Флоренским. Когда его обвинили в контрреволюционной пропаганде и заключили в Соловецкий лагерь, Флоренский не опустил руки. Желание помогать людям дало ему силы работать и лечить заключенных. Именно он выяснил, что для получения лечебного йода, который бы действовал максимально эффективно, его надо химически соединить с молекулами белка молока. Флоренский начал капать йод в парное молоко. Содержащаяся в нем лактопероксидаза соединилась с молекулой йода. В итоге он смог получить йодированные белки молока. Так появилось профилактическое и лечебное средство, с помощью которого удавалось победить лагерные эпидемии. После чернобыльской катастрофы группа учёных под руководством директора института академика РАМН Анатолия Цыбы, используя формулу Флоренского, получила уникальный йодсодержащий препарат, который актуален и сегодня.

Знаменитый советский хирург-экспериментатор Владимир Петрович Демихов является основоположником мировой трансплантологии. Когда он ставил свои первые опыты по пересадке собакам искусственной модели сердца, донорских органов, общественность встретила его идею негативно. Для того времени это было слишком смело и революционно. Многие поняли гениальность ученого только тогда, когда трансплантология из разряда экспериментальной науки превратилась в одно из обычных направлений медицины. Впоследствии не только российские, но и зарубежные специалисты выражали огромную благодарность, почтение и восхищение Владимиру Петровичу за его достижения.

Лекарства из... земли

На момент начала Великой Отечественной войны в СССР насчитывалось 59 предприятий химико-фармацевтической направленности. Здесь трудились 14,9 тысяч человек. К 1941 году стоимость фондов отрасли, если сравнивать цифры с 1929 годом, увеличилась в 13 раз. Производство же, несмотря на все сложности, стремительно росло. К примеру, выпуск обычного йода за 30 лет увеличился до 200 тонн в год против 0,5 используемых в 1916 году. Историки и эксперты говорят, что фармацевтическая промышленность СССР на конец 1930-х годов максимально удовлетворяла все потребности страны как в лекарственных препаратах, так и в санитарно-медицинском оборудовании.

1942 год в российской фармацевтике был ознаменован созданием восточной группы предприятий на Урале и в Сибири. Крупные объекты появились в Анджеро-Судженске — они занимались выпуском стрептоцида и сульфидина, Новосибирске — «отвечали» за ампульные растворы, Тюмени — выпускали натрия хлорид и йод, Соликамске — работали над выпуском калия хлорида, а еще в Томске, Кемерове и т.д. Кроме того, было запущено немало и совершенно новых фармацевтических предприятий — например, в одном только Баку в максимально краткие сроки ввели в строй 4 химико-фармацевтических завода. Трудное детство и блестящая карьера. Как Склифосовский стал гением хирургии

В годы войны была существенно ускорена и работа по созданию новых технологий производства и разработке лекарственных средств. Хотя условия были крайне тяжелыми — эвакуация, перепрофилирование под фармацевтические предприятия различных пищевых заводов и т.д., советские команды смогли, помимо выпуска необходимого объема препаратов, разработать новые психостимуляторы, обезболивающие, спазмолитики и прочие средства.

Именно военное время дало начало целой эпохе антибиотиков. Советские ученые Георгий Гаузе и Мария Бражникова в 1942 году смогли выделить из подмосковной почвы, которая использовалась для огородных работ, особый вид бактерии, которая легла в основу советского антибиотика грамицидина. Этот препарат нередко называли более ценным, чем пенициллин. А вот группа ученых во главе с Николаем Красильниковым тщательно изучила антибактериальные свойства почвенных лучистых грибков — актиомицетов. Они стали основой для таких вариантов антибиотиков, как актиномицин и стрептомицин.

Флагман фармацевтики

Сегодня одним из тех предприятий, которые занимаются разработками в сфере эпидемиологии и микробиологии, стал НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи РАМН.

Основателем института был Филипп Маркович Блюменталь — отличный врач, умевший реально оценивать значение и перспективы работы с проблемами инфекционной патологии. Еще в 1891 году открылся его кабинет, занимавшийся исследованиями химико-микроскопического и бактериологического характера. Находился он при Старо-мясницкой аптеке И.И.Келлера. Но буквально через пару лет он был преобразован в институт доктора Ф.М.Блюменталя. А в 1904 году здесь началось изготовление бактериальных препаратов — на тот момент это было одним из главных направлений деятельности. Дело успешно развивалось и уже в январе 1905 года в продажу поступили первые сыворотки (противодифтерийная, противодизентерийная и другие). Деятельность Частного химико-бактериологического института Ф.М. Блюменталя оставила яркий след в медицине и здравоохранении в России. Его сотрудники постоянно стремились к разработке актуальных препаратов, использованию новейших методов исследования и их совершенствованию. Открытие новой эры. Антибиотики изменили наш мир до неузнаваемости

Имя почетного академика Н.Ф. Гамалеи институту присвоили в 1949 году. А с 2001 года он стал называться НИИ эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи РАМН.

Николай Федорович Гамалея — выдающийся российский и советский микробиолог и эпидемиолог. За свою деятельность он награжден главными госнаградами в сфере медицины. Именно он является основателем отечественной микробиологии. В числе его профессиональных интересов было изучение иммунитета человека, а также вопросы дезинфекции. Естественно, что имя такого человека должно быть отмечено потомками.

Борьба против мутаций

Академик Ф.И. Ершов, который стоял у истоков нового направления в медицине, по-новому подошел к рассмотрению системы интерферонов в организме человека, предложив ряд молекул, способных вызывать синтез собственных интерферонов человека.

Надо сказать, на Западе до последнего времени противовирусные препараты этой группы не признавались. Западная медицина долгое время не желала нести риски, связанные с фундаментальными исследованиями в области иммунологии и вирусологии, т.к. в нее вкладывались деньги частных инвесторов, которые предпочитали вкладывать средства в более надежные, с их точки зрения, разработки простых молекул, функцией которых было убийство вируса. Однако, в начале 2000-х, когда мир столкнулся с проблемой распространения мутантных штаммов вирусов, в западных национальных службах здравоохранения начался пересмотр подходов к использованию иммунотропных агентов в борьбе с различными вирусами. Российские ученые сделали это намного раньше, и сегодня Россия остается первой в данном направлении. С продуктами, но без лекарств. Чем может обеспечить себя Россия?

Институт, как говорят эксперты, оказался приверженцем своих традиций. Он до сих пор практикует те направления науки, которыми интересовались еще его основатели.

Сегодня российские ученые и фармацевты продолжают начатую своими предшественниками работу. А если учесть и то, что сейчас вирусы и бактерии мутируют и становятся совершенно новыми, а в некоторых случаях и крайне опасными, то важность работы института и его сотрудников переоценить просто невозможно.

В настоящее время в лаборатории отдела иммунологии ведутся фундаментальные исследования в области регуляции иммунитета в норме и в условиях инфекционной патологии. Изучаются механизмы формирования различных типов иммунного ответа. Разрабатываются и активно внедряются в медицинскую практику новые клеточные технологии, создан ряд противовирусных препаратов.

aif.ru

Изобретение антибиотиков

Антибиотики - это химические вещества, которые могут препятствовать росту и содействовать уничтожению вредных микроорганизмов. Они получены из специальных микроорганизмов или других живых систем и производятся в промышленном масштабе с использованием процесса ферментации.

Хотя принципы антибиотического действия не были обнаружены до двадцатого века, первое известное использование антибиотиков было в Китае более 2500 лет назад. Сегодня было зарегистрировано более 10 000 антибиотиков. В настоящее время антибиотики представляют собой многомиллиардную индустрию, которая продолжает расти каждый год.

Формы антибиотиков

Антибиотики используются во многих формах, каждая из которых предъявляет несколько разных производственных требований. Для бактериальных инфекций на поверхности кожи, глазу или ухе антибиотик можно наносить в виде мази или крема. Если инфекция является внутренней, антибиотик можно проглатывать или вводить непосредственно в организм. В этих случаях антибиотик распространяется по всему организму и доставляется путем абсорбции в кровоток.Антибиотики отличаются химическими свойствами, поэтому верно говорить, что они также различаются по типам инфекций, которые они вылечивают, и способам их лечения. Некоторые антибиотики уничтожают бактерии, влияя на структуру их клеток. Это может произойти одним из двух способов. Во-первых, антибиотик может ослабить клеточные стенки инфекционных бактерий, что приводит к их разрыву. Во-вторых, антибиотики могут вызывать накопление бактериальных клеток, повреждая клеточные мембраны. Другой способ, с помощью которого действуют антибиотики, - это вмешательство в метаболизм бактерий.Некоторые антибиотики, такие как тетрациклин и эритромицин, препятствуют синтезу белка. Антибиотики, такие как рифампин, ингибируют биосинтез нуклеиновой кислоты. Другие антибиотики, такие как сульфонамид или триметоприм, оказывают общее блокирующее действие на клеточный метаболизм.

Производство антибиотиков

Коммерческое развитие антибиотика - это долгое и дорогостоящее предприятие. Процесс начинается с фундаментальных исследований, направленных на выявление организмов, которые производят антибиотические соединения. На этом этапе тысячи видов подвергаются скринингу на любые признаки антибактериального действия. Когда признак обнаружен, этот биологический вид будет протестирован против множества известных инфекционных бактерий.Если результаты являются многообещающими, организм выращивается в больших масштабах, поэтому можно выделить соединение, ответственное за антибиотический эффект. Это сложная процедура, потому что тысячи антибиотиков уже обнаружены. Часто ученые понимают, что их новые антибиотики не уникальны.Если материал пройдет этот этап, можно провести дальнейшие испытания. Обычно это связано с клиническим тестированием, чтобы доказать, что антибиотик работает у животных и людей и не вреден. Если эти тесты пройдут, Администрация по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) должна затем утвердить антибиотик в качестве нового препарата. Весь этот процесс может занять много лет.Крупномасштабное производство антибиотика зависит от процесса ферментации. Во время ферментации вырабатываются большие количества продуцирующего антибиотик организма. Во время ферментации организмы продуцируют антибиотический материал, который затем может быть выделен для использования в качестве лекарственного средства.Для того чтобы новый антибиотик был экономически целесообразным, производители должны иметь возможность получать высокий выход лекарственного средства из процесса ферментации и быть в состоянии легко изолировать его. Обширные исследования обычно требуются до того, как новый антибиотик может быть коммерчески расширен.

История антибиотиков

Хотя наши научные знания о антибиотиках только недавно были основаны, практическое применение антибиотиков существует на протяжении веков. Первое известное использование было китайцами около 2500 лет назад. Уже тогда они обнаружили, что применение плесневого творога сои к инфекциям имеет определенные терапевтические преимущества.Это было настолько эффективно, что стало стандартным лечением. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что в других культурах тоже используются вещества антибиотического типа в качестве терапевтических агентов. Суданско-нубийская цивилизация использовала тип тетрациклинового антибиотика уже в 350 г.н.д.В Европе в средние века в борьбе с инфекцией применялись сырые растительные экстракты и творожные сыворотки. Хотя эти культуры использовали антибиотики, общие принципы антибиотического действия не были поняты до двадцатого века.

Кто изобрел антибиотики?

Развитие современных антибиотиков зависело от нескольких ключевых людей, которые продемонстрировали миру, что материалы, полученные из микроорганизмов, могут быть использованы для лечения инфекционных заболеваний. Одним из первых пионеров в этой области был Луи Пастер.В 1877 году он и его коллега обнаружили, что рост болезнетворных бактерий сибирской язвы может быть ингибирован сапрофитными бактериями. Они показали, что большое количество культур сибирской язвы можно назначать животным без каких-либо побочных эффектов, если даны сапрофитные бациллы. В течение следующих нескольких лет другие наблюдения подтверждают тот факт, что некоторые материалы, полученные из бактерий, могут предотвратить рост болезнетворных бактерий.

В 1928 году Александр Флеминг внес один из самых важных вкладов в область антибиотиков. В эксперименте он обнаружил, что штамм зеленой пенициллиновой формы ингибировал рост бактерий на пластине агара. Это привело к разработке первого антибиотика современной эпохи, пенициллина.Несколько лет спустя в 1932 году была опубликована статья, в которой предлагается метод лечения инфицированных ран с использованием препарата пенициллина. Хотя эти ранние образцы пенициллина были функциональными, они не были надежными и были необходимы дальнейшие уточнения. Эти улучшения появились в начале 1940-х годов, когда Говард Флори и его коллеги обнаружили новый штамм Penicillium, который обеспечивал высокие урожаи пенициллина. Это позволило широкомасштабное производство пенициллина, который помог запустить современную антибиотическую промышленность.После обнаружения пенициллина искали другие антибиотики. В 1939 году началась работа по выделению потенциальных антибиотических продуктов из почвенных бактерий streptomyces. Примерно в это же время был введен термин «антибиотик». Селман Ваксман и его коллеги обнаружили стрептомицин в 1944 году.Последующие исследования привели к обнаружению множества новых, разных антибиотиков, включая актиномицин, стрептотрицин и неомицин, все продуцируемые Streptomyces. Другие антибиотики, которые были обнаружены с тех пор, включают бацитрацин, полимиксин, виомицин, хлорамфеникол и тетрациклины. С 1970-х годов большинство новых антибиотиков были синтетическими модификациями естественных антибиотиков.

Сырье для производства антибиотиков

Соединения, которые делают ферментационный бульон, являются основным сырьем, необходимым для производства антибиотиков. Этот бульон представляет собой водный раствор, состоящий из всех ингредиентов, необходимых для размножения микроорганизмов. Как правило, он содержит источник углерода, такой как меласса или соевая мука, оба из которых состоят из сахара лактозы и глюкозы. 

Эти материалы необходимы в качестве источника пищи для организмов. Азот - еще одно необходимое соединение в метаболических циклах организмов. По этой причине обычно используют аммиачную соль. Кроме того, включены микроэлементы, необходимые для правильного роста организмов, продуцирующих антибиотики. 

Это такие компоненты, как фосфор, сера, магний, цинк, железо и медь, введенные через водорастворимые соли. Для предотвращения вспенивания во время ферментации используют антипенные средства, такие как сало, октадеканол и силиконы.

Как производится антибиотик?

Хотя большинство антибиотиков зарождается в природе, они обычно не доступны в количествах, необходимых для крупномасштабного производства.

Процесс изготовления антибиотиков

По этой причине был разработан процесс ферментации. Он включает выделение желаемого микроорганизма, заправляющий рост культуры и рафинирование с последующим выделением конечного антибиотического продукта. Важно, чтобы стерильные условия сохранялись на протяжении всего производственного процесса, поскольку загрязнение инородными микробами разрушает ферментацию.

Начало процесса

Прежде чем начать ферментацию, желаемый организм, продуцирующий антибиотик, должен быть изолирован и его количество должно быть увеличено во много раз. Для этого в лаборатории создается стартовая культура из образца ранее изолированных, охлажденных организмов. Для выращивания исходной культуры образец организма переносят на агарсодержащую пластину.Первоначальную культуру затем помещают в сосуды для встряхивания вместе с пищей и другими питательными веществами, необходимыми для роста. Это создает суспензию, которая может быть перенесена в семенные емкости для дальнейшего роста.

Сеялки - это стальные резервуары, предназначенные для создания идеальной среды для выращивания микроорганизмов. Они наполнены всеми вещами, необходимыми для того, чтобы выжил и начал процветать конкретный микроорганизм, включая теплую воду и углеводные продукты, такие как лактоза или сахара глюкозы. 

Кроме того, они содержат другие необходимые источники углерода, такие как уксусная кислота, спирты или углеводороды, а также источники азота, такие как соли аммиака. Факторы роста, такие как витамины, аминокислоты и незначительные питательные вещества, дополняют состав содержимого семенного резервуара. 

Семенные резервуары оснащены мешалками, которые поддерживают перемещение среды роста, и насос для доставки стерилизованного, отфильтрованного воздуха. Примерно через 24-28 часов материал в семенных резервуарах переносится в первичные ферментационные резервуары.

Ферментация

Бак для брожения по существу представляет собой более крупную версию стального, семенного резервуара, способного удерживать около 30 000 галлонов ферментационного бульона. Он заполнен теми же средствами роста.

Получение антибиотика

Бак для брожения обеспечивает благоприятную среду для роста. Здесь микроорганизмы могут расти и размножаться. Во время этого процесса они выделяют большие количества желаемого антибиотика.Баки охлаждаются для поддержания температуры между 73-81 ° F (23-27,2 ° C). Ферментационный бульон постоянно перемешивается, и в него закачивается непрерывный поток стерилизованного воздуха. По этой причине периодически добавляются антипенные агенты. Поскольку регулирование рН жизненно важно для оптимального роста, кислоты добавляют в резервуар по мере необходимости.

Изоляция и очистка

Через три-пять дней максимальное количество антибиотика будет произведено, и может начаться процесс изоляции. В зависимости от конкретного произведенного антибиотика ферментационный бульон обрабатывается различными способами очистки. Например, для антибиотических соединений, которые являются водорастворимыми, можно использовать ионообменный метод. В этом способе соединение сначала отделяют от отходов органических материалов в бульоне, а затем направляют через оборудование, которое отделяет другие водорастворимые соединения от желаемого.

Для выделения маслорастворимого антибиотика, такого как пенициллин, используется способ экстракции растворителем. В этом способе бульон обрабатывают органическими растворителями, такими как бутилацетат или метилизобутилкетон, который может специфически растворять антибиотик. Затем растворенный антибиотик извлекают с использованием различных органических химических средств. В конце этого этапа изготовитель обычно остается с очищенной порошкообразной формой антибиотика, которая может быть дополнительно очищена для различных типов продуктов.

Рафинирование

Антибиотики могут принимать различные формы. Их можно продавать в виде растворов для внутривенных введений, в форме капсул или гелей, или они могут продаваться в виде порошков, которые включены в накожные мази. В зависимости от конечной формы антибиотика различные стадии рафинирования могут быть предприняты после первоначальной изоляции. Для внутривенных использований кристаллический антибиотик может быть растворен в растворе, помещен в контейнер, который затем герметично закрывается. Для гелевых капсул порошкообразный антибиотик физически заполняется в нижнюю половину капсулы, затем верхняя половина будет механически вставлена на место.При использовании накожно, антибиотик смешивают с мазью.

С этого момента антибиотик транспортируется на конечные упаковочные станции. Здесь он складывается и помещается в коробки. Они загружаются на грузовики и транспортируются к различным дистрибьюторам, в больницы и аптеки. Весь процесс ферментации, восстановления и обработки может занять от 5 до 8 дней.

Контроль качества антибиотиков

Контроль качества имеет первостепенное значение для производства антибиотиков. Поскольку это связано с процессом ферментации, необходимо предпринять шаги для обеспечения того, чтобы в любой момент во время производства не вводилось абсолютно никакого загрязнения. С этой целью среда и все технологическое оборудование полностью стерилизуются паром. Во время производства качество всех соединений проверяется на регулярной основе. 

Особое значение имеют частые проверки состояния культуры микроорганизмов во время ферментации. Они выполняются с использованием различных методов хроматографии. Также проверяются различные физические и химические свойства готового продукта, такие как pH, температура культуры и содержание влаги.

В Соединенных Штатах производство антибиотиков регулируется Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA). В зависимости от применения и типа антибиотика необходимо провести определенное тестирование. Например, FDA требует, чтобы для определенных антибиотиков каждая партия была проверена ими на эффективность и чистоту. Только после того, как они сертифицировали пакет, он может быть продан для общего потребления.

Будущее антибиотиков

Поскольку разработка нового препарата является дорогостоящим процессом, фармацевтические компании провели очень мало исследований за последнее десятилетие. Однако тревожное развитие патогенных организмов вызвало оживленный интерес к разработке новых антибиотиков. Оказывается, что некоторые из вызывающих заболевание бактерий мутировали и развили устойчивость ко многим стандартным антибиотикам.

Это может иметь серьезные последствия для общественного здравоохранения в мире, если не будут обнаружены новые антибиотики или не будут сделаны улучшения в тех, которые доступны. Эта сложная проблема будет в центре внимания исследований на многие годы вперед.

health-ambulance.ru

История создания антибиотиков. Пенициллин.

В то время как научные исследования на тему антибиотиков ведутся относительно с недавних пор, практически применяются они уже много веков. Самый первый известный нам антибиотик появился в Китае две с половиной тысячи лет назад. В то время, китайцы обнаружили, что если прикладывать створожившееся соевое молочко к месту поражения инфекцией, то такой компресс оказывает определенное терапевтическое действие. Средство было настолько эффективным, что стало стандартным выходом из ситуации.Исторические свидетельства гласят о том, что и в других культурах использовались вещества наподобие антибиотиков. В Судано-нубийской цивилизации тип тетрациклина использоавалося уже в 350 году. В Европе в Средние века экстракты растений и сырная сыворотка использовались для лечения инфекций. Невзирая на то, что эти культуры уже использовали антибиотики, научные основы их деятельности были выведены только в двадцатом веке.

Развитие современных антибиотиков зависело от нескольких ключевых личностей, которые продемонстрировали всему миру, что материалы, произошедшие от микроорганизмов, могут быть использованы для лечения инфекционных заболеваний. Одним из первых пионеров науки стал Луи Пастер. В 1877 году он и его сотрудник обнаружили, что рост болезнетворной бактерии можно остановить, если запустить к ней другую бактерию. Они показали, что огромные количество бацилл сибирской язвы не причинят никакого вреда животным, если их давать вместе с бактериями сапрофитами. Исследования, проведенные другими учеными в последующие годы окончательно подтвердили вердикт: материалы на основе бактерий могут убивать болезнетворные микроорганизмы.

День 30 сентября 1928 года, ровно 80 лет назад, можно с полным правом назвать одним из самых поворотных в истории человечества. Александр Флеминг (Alexander Fleming) сделал один из самых значительных вкладов в области антибиотиков. Во время произведения одного из экспериментов он обнаружил, что штамм зеленой пенициллиновой бактерии истребил бактерии на агатовой пластинке. Это привело к разработке антибиотика новой эры – пенициллина . Еще в годы Первой мировой войны раненые погибали от сепсиса, столбняка и гангрены. Пытаясь их спасти, хирурги применяли антисептики. Флеминг провел тщательное обследование инфицированных ран и показал неэффективность антисептиков. Нужно было нечто другое, способное обладать ранозаживляющими действиями. Почему это спасительное лекарство было названо пенициллином? Разгадка проста. Для своих опытов в конце 20-х годов Флеминг использовал плесневый гриб Penicillium notatum, а продукт его жизнедеятельности назвал именно так. Непосвященному человеку трудно понять, как плесень может способствовать победе человеческого организма над микробами и вирусами? Хорошо еще, что Флеминг ни в чем не сомневался, а зачастую действовал на грани алогизма. В противном случае, это научное открытие несколько задержалось бы…В медицину Александр Флеминг попал в 1902 году, когда поступил в медицинское училище Сент-Мэри. Он учился блестяще, обладая разнообразными знаниями. Причем, практические занятия были посвящены не только узкой специальности: Алеку приходилось и роды на дому принимать, и незначительные хирургические операции делать, правда последнее он не любил, испытывая отвращение к «работе» на живом теле…

В то время одним из самых блестящих профессоров Сент Мэри считался Алмрот Райт, уже известный тогда бактериолог. Он создал при больнице Бактериологическое отделение, где с утра до вечера толкались несколько десятков восторженных учеников. Был среди них и Александр Флеминг, которого профессор считал наиболее перспективным. И даже когда разразилась Первая мировая война и Райт отправился служить армейским врачом во Францию, ассистентом он взял именно Флеминга.Вот так, шаг за шагом и приблизился Александр к своему открытию. Справедливости ради следует сказать, что в 1928 году, когда был открыт пенициллин, его научились не сразу добывать в готовом для инъекций виде. Но все равно, рано или поздно, он «пришел» в больницы…

В 1945 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена совместно Флемингу, Чейну и Флори «за открытие, пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях». А годом раньше Александр был возведен в рыцари…

В последующие 10 лет Александр Флеминг был удостоен 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 13 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах. Остается добавить, что он был вполне счастлив в браке, его супруга Сара, которую звали Сарин, была старшей медицинской сестрой и держала частную клинику в центре Лондона. Произошло это событие 23 декабря 1915 года. Алек был тогда молодым врачом, подающим надежды. Но то, как отзывалась о своем муже Сарин, следует записать и выучить каждой жене: ««Алек – великий человек, но никто пока этого не знает». Ради таких слов можно было горы свернуть!Кстати, и ее родная сестра, Элизабет, овдовев, вышла замуж за брата Алека – Джона. Александр очень трепетно относился к своим детям, посвящая им много времени, был прекрасным отцом. Однако многое в доме держалось именно на Сарин, ведь ее муж был настолько невозмутим, что это трудно представить. Вот только один пример, о котором рассказала жена Алека: «Мы с ним и малышом отправились на лодке удить рыбу. Неожиданно Флеминг подсек щуку. Ребенок в возбуждении вскочил и упал в речку. Флеминг остался сидеть, он следил, чтобы отчаянно бившаяся рыба не ушла, и наблюдал, как я вытаскивал мальчика. Удочку он так и не бросил...» Сэра Флеминга не стало 11 марта 1955 года. Он скончался на руках у своей второй жены Амалии (Сарин к тому времени умерла). Амалия, как и муж, тоже была врачом-микробиологом…

Двумя годами позже в 1932 году была напечатана инструкция, как лечить инфицированные раны при помощи пенициллина. Но, все же, невзирая, на эффективность первых результатов с пенициллином, на него тоже нельзя было надеяться, и понадобились новые разработки в этой сфере. Улучшения не заставили себя ждать, и в сороковых годах Говард Флори (Howard Florey) и его соратники представили новый более плодовитый штамм пенициллиновых бактерий, который позволил заняться промышленным производством антибиотика.После открытия пенициллина появились и другие антибиотики. В 1939 году началась работа над извлечением антибиотика из бактерии стрептомиции. Где-то в это же время возник и сам современный термин – антибиотик. Селман Воксмен (Selman Waxman) и его соратники вывели стрептомицин уже через пять лет – в 1944. Современные биологичекие исследования привели к возникновению таких препаратов, как актиномицин, неомицин и стрептотрицин на базе все той же бактерии.

С того времени были выведены такие антибиотики, как бацитрацин, полимиксин, виомицин, хлорамфеникол и тетрациклины. Начиная с семидесятых годов прошлого века практически все природные антибиотики получили синтетические аналоги.

scireg.livejournal.com


Смотрите также