ბაქტერიები საპასუხოდ გვიტევენ – ანტიბიოტიკებმა, რომლებიც ოდესღაც ბაქტერიებს კლავდა, ხელი შეუწყო

ბაქტერიები საპასუხოდ გვიტევენ
ავტორი: დევიდ კვამენი
ილუსტრაცია: ვიქტო ნგაი

„შემზარავი ირონია“: ანტიბიოტიკებმა, რომლებიც ოდესღაც ბაქტერიებს კლავდა, ხელი შეუწყო მათ მედიკამენტებისადმი რეზისტენტობის გამომუშავებაში. აქ ანტიბიოტიკები მუცელში მიედინებიან, რაც კვებავს „სუპერსპიროქეტას, რომელიც აბების დიდი წყებისგან შედგება და აჩვენებს, თუ რამდენად აძლიერებს ბაქტერიას ჭარბი რაოდენობის ანტიბიოტიკი“. – ამბობს ილუსტრატორი ვიკტო ნგაი.
ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობა სიცოცხლისთვის სახიფათოა და გარკვეული ევოლუციური ხრიკის წყალობით ის უფრო და უფრო სწრაფად ვრცელდება.
მოგეხსენებათ, საკმაოდ სარისკო სამყაროში ვცხოვრობთ, თანაც ეს საფრთხეები ევოლუციას განიცდის და ჩვენი გარემოც უფრო სახიფათო ხდება. ებოლას და გრიპის ვირუსებს ადაპტირების უნარი აქვს; ექსპერტები გვაფრთხილებენ, რომ ჩვენ „პოსტანტიბიოტიკურ ხანაში“ შევდივართ, რომელშიც ყოველ წელს უფრო და უფრო მეტი ადამიანი (ლაპარაკია ასობით ათას პირზე) დაშავდება ან მოკვდება ისეთი ტიპის ბაქტერიული ინფექციისგან, რომელსაც ადრე ანტიბიოტიკებით მარტივად ვაკონტროლებდით.
ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციას ანტიბიოტიკისადმი რეზისტენტობა XXI საუკუნის ერთ-ერთ უდიდეს საფრთხედ მიაჩნია. 2011 წელს ამერიკაში ერთმა ასეთმა მულტირეზისტენტულმა მიკრობულმა ინფექციამ, Staphylococcus aureus-მა 11 000 ადამიანი შეიწირა. მსოფლიოში ყოველ წელს ეს და სხვა რეზისტენტული მიკრობი ასობით ათას ადამიანს კლავს.
როგორ მოვედით აქამდე? ეს იყო კომბინაცია დარვინისეული ბუნებრივი გადარჩევისა (შეუტიეთ ბაქტერიების პოპულაციას ანტიბიოტიკით და ყველაზე სიცოცხლისუნარიანი ორგანიზმები გადარჩებიან) და ევოლუციური მექანიზმისა, რომელიც ბევრად გვიან აღმოაჩინეს და რომელიც იმდენად პარადოქსულია, რომ ის ჩარლზ დარვინმაც კი ვერ წარმოიდგინა: გენების ჰორიზონტალური გადაცემა. ამ ფენომენის წყალობით გენები საზღვრებს მიღმა ჰორიზონტალურად გადაადგილდება – ადამიანებს, სახეობებსა და სამეფოებს შორისაც კი. გენომის სეკვენირებისას ირკვევა, რომ დნმ-ის ასეთი ჰორიზონტალური გადაცემა დიდ როლს თამაშობდა სიცოცხლის ისტორიაში. ის განსაკუთრებით ხშირია ბაქტერიებს შორის, რასაც გავლენა აქვს ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტული გენების გავრცელებაზე.
იაპონელმა მეცნიერმა, ცუტომუ ვატანაბემ, ეს ყველაფერი 1960-იანი წლების დასაწყისში იწინასწარმეტყველა.
იაპონელთა გუნდმა მუშაობა მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ ბაცილური დიზენტერიის გავრცელების საპასუხოდ დაიწყო. ომის შემდგომი უსახსრობის, იძულებითი მიგრაციების და სანიტარიული და ჯანდაცვის სამსახურების მოშლის გამო, სავარაუდოდ, პრობლემა გაუარესდა, თუმცა ინფექციის მთავარი გამომწვევი მიზეზი იყო Shigella-ს გვარის ბაქტერია. თავიდან მას სულფონამიდის ჯგუფის მედიკამენტებით მკურნალობდნენ; როდესაც Shigella-ს შტამმა წამლის მიმართ რეზისტენტობა გამოავლინა, სამედიცინო სამყარომ ახალ ანტიბიოტიკებს მიმართა, მაგალითად, სტრეპტომიცინსა და ტეტრაციკლინს.
1953 წლისთვის Shigella ამ ანტიბიოტიკების მიმართაც გახდა რეზისტენტული, თუმცა ბაქტერიის თითოეული შტამი მხოლოდ ერთ-ერთ წამალს უწევდა წინააღმდეგობას, დანარჩენების მიმართ კი შეუვალობას ვერ ინარჩუნებდა. 1955 წელს იაპონელი ქალი ჰონკონგში დიზენტერიით დაავადდა; მის განავალში არსებული Shigella მულტირეზისტენტული აღმოჩნდა. მას შემდეგ რეზისტენტობა სწრაფად გავრცელდა და 1950-იან წლებში იაპონიას დიზენტერია მოედო. ეს გამოიწვია Shigella-ს ბაქტერიებმა, რომლებიც ოთხი ტიპის ანტიბიოტიკის მიმართ იყო რეზისტენტული: სულფონამიდების, სტრეპტომიცინის, ტეტრაციკლინისა და ქლორამფენიკოლის.
პანიკამ იმატა, როდესაც მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ ეს ფენომენი მხოლოდ Shigella-ზე არ ვრცელდებოდა. Escherichia coli-ის ზოგი კულტურა, რომელიც რეზისტენტული Shigella-ს მქონე პაციენტებში იპოვეს, ზუსტად იმავე მედიკამენტებისადმი აღმოჩნდა შეუვალი. რეზისტენტული გენების ნაკრები ჰორიზონტალურად გადაადგილდა ერთი ბაქტერიიდან მეორეში, თანაც, სავარაუდოდ, პაციენტის მუცელშივე. გენების მსგავსი გაცვლა მხოლოდ ამ ორ ბაქტერიაში არ გამოვლენილა. მომავალმა კვლევებმა აჩვენა, რომ გენების ნაკრების გაცვლა შესაძლებელი იყო სხვა სახეობებს შორის, სახეობათა გვარიდან გვარზეც კი, თითქმის ყველა ენტერობაქტერიას (ადამიანის ნაწლავებში მცხოვრები ბაქტერიების დიდ ოჯახს) შორის.
გენების რა ნაკრები გადაადგილდებოდა ასე მარტივად საზღვრებს მიღმა? ვატანაბემ და მისმა კოლეგამ, ტოშიო ფუკასავამ ჰიპოთეზა შეიმუშავეს: ეს იყო ეპისომა, გარკვეული ტიპის ავტონომიური გენეტიკური ელემენტი. ის ახდენს იმ თვისებების კოდირებას, რომლებიც ნორმალური ცხოვრების პირობებში შეიძლება სულაც არ იყოს აუცილებელი, თუმცა საგანგებო სიტუაციებში გამოგვადგეს და, მაგალითად, გვალვის ამტანობა ან შხამის მიმართ იმუნიტეტი გამოგვიმუშაოს.
ვატანაბემ 1963 წლის სტატიაში მთელ სამეცნიერო სამყაროს განუცხადა, რომ მულტირეზისტენტობა ეპისომაში იყო კოდირებული. სწორედ ამ ეპისომით აიხსნებოდა ის, თუ როგორ გადააადგილებდა თვალის ერთ დახამხამებაში უბრალო E. coli მულტირეზისტენტობის გენებს სახეობებს შორის Shigella dysenteriae-ს მსგავს სახიფათო ბაქტერიებში. სიტყვა „ეპისომას“ მალე სინონიმით – „პლაზმიდით“ ჩაანაცვლებენ. მეცნიერები დღეს პლაზმიდებს ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტული გენების (ხშირად მულტირეზისტენტული გენების მთლიანი ნაკრების) ბაქტერიების სახეობებს შორის გადატანის მნიშვნელოვან მექანიზმად მიიჩნევენ.
უკანასკნელი აღმოჩენებიდან ერთ-ერთი ყველაზე გამომაფხიზლებელი იყო ჩინელთა გუნდის განცხადება ორი წლის წინ: მათ ღორისგან გამოყოფილ E. coli-ის შტამში კოლისტინისადმი (ანტიბიოტიკი, ერთგვარი უკანასკნელი იმედი, რომელსაც „ადამიანის მედიცინისთვის უკიდურესად მნიშვნელოვანი“ უწოდეს) რეზისტენტული გენი იპოვეს. ამ გენს mcr-1 უწოდეს. მათ აღმოჩენას ამძაფრებდა ის, რომ mcr-1 პლაზმიდით გადაადგილდებოდა – ანუ, ჰორიზონტალურად ბაქტერიის ერთი სახეობიდან მეორეზე გადაადგილება შეეძლო.
ჩინელთა გუნდის განაცხადს მეცნიერთა სხვა ჯგუფების სტატიების კორიანტელი მოჰყვა. mcr-1-ის გენი მათაც იპოვეს ბაქტერიულ პლაზმიდში. ეს იმას ნიშნავს, რომ შეიძლება, მალე კოლისტინიც უძლური გახდეს ბევრი მულტირეზისტენტული ბაქტერიის მიმართ.
ამასობაში ცუტომუ ვატანაბეს გავლენა საკმაოდ გავრცელდა. 1962 წელს ახალგაზრდა ამერიკელმა, სტიუარტ ბ. ლევიმ ვატანაბეს ლაბორატორიაში, კეიოს უნივერსიტეტში, ტოკიოში, რამდენიმე თვე მუშაობა გადაწყვიტა, რამაც მთელი მისი მომავალი საქმიანობა განაპირობა. მედიცინის დოქტორი სტიუარტ ლევი დღეს ტაფტსის უნივერსიტეტის პროფესორი და ანტიბიოტიკის გამოყენების, ზედმეტი გამოყენებისა და რეზისტენტობის საკითხში საერთაშორისოდ აღიარებული ექსპერტია.
ლევის თქმით, ვატანაბე მომცრო კაცი იყო, იგი ბრწყინვალე ინგლისურით ლაპარაკობდა და სტუდენტებსა და პოსტდოქტორანტებთან უშუალოდ ურთიერთობდა. კამპუსის გარშემო უმცროს კოლეგებთან ერთად ველოსიპედით დადიოდა ხოლმე, ხანდახან კი ზოგიერთი მათგანი საღამოობით კარაოკეს ბარში მიჰყავდა. „მე მას ვაღმერთებდი, უცნაურადაც კი“ – თქვა ლევიმ. ნეტავ, რა ბედი ეწია ვატანაბეს? დავინტერესდი.
„იგი კუჭის კიბოთი გარდაიცვალა“ – თქვა ლევიმ. „ალბათ, 40 წელს იყო გადაცილებული, შეიძლება 50-საც“.
მედიცინის სწავლა რომ დაამთავრა, ლევი ცხოვრებისეულ მისიას შეუდგა: მას უნდა ეცადა, სამყარო რეზისტენტული ბაქტერიებისგან დაეცვა. 1992 წელს მან გამოაქვეყნა წიგნი სახელად „ანტიბიოტიკური პარადოქსი“ – პარადოქსი იმაში მდგომარეობს, რომ ეს მედიკამენტები, რომლებიც XX საუკუნეში ადამიანთა ცხოვრებას აუმჯობესებდა და ახანგრძლივებდა, პარალელურად ჩვენს მტერ ბაქტერიებს აძლიერებდა და ევოლუციური გამოწვევების მიმართ ადაპტირებას აიძულებდა. ლევი წერდა, რომ ვატანაბეს დროს რეზისტენტული გენების გავრცელებამ, რომლებიც პლაზმიდით გადადიოდა, „მიკრობიოლოგებსა და ექიმებს თვალები აუხილა: მათ დაინახეს გენების გავრცელების ისეთი მასშტაბი, რომელიც მანამდე არც კი წარმოედგინათ“.
მაშინ ამ ყველაფრის შესაძლო შედეგი ფართოდ არ ესმოდათ, დღეს კი არსებული ცოდნა მთელ მსოფლიოში ისეთივე სისწრაფით ვრცელდება, როგორითაც გენები ჰორიზონტალურად გადაადგილდება.

——————————————-

National Geographic-ის ჟურნალისტმა, დევიდ კვამენმა, ინფექციებზე პირველად დაწერა სტატიაში „სასიკვდილო კონტაქტი“. სტატია გამოიცა 2007 წლის ოქტომბერში. ეს ესეი ადაპტირებულია წიგნიდან „ჩახლართული ხე“ © 2018 დევიდ კვამენის ავტორობით, გამომცემლობა Simon & Schuster, 2018 წ.

ბაქტერიები და ანტიბიოტიკები: გამალებული ბრძოლა

პენიცილინი 1928 წელს აღმოაჩინეს, სამედიცინო მოხმარებისთვის კი 1940-იან წლებში განავითარეს როგორც ძლიერი იარაღი მრავალი ტიპის Staphylococcus-ის წინააღმდეგ. 1955 წლისთვის – მთელ მსოფლიოში გამოჩნდა პენიცილინისადმი რეზისტენტული სტაფილოკოკის შტამები, განსაკუთრებით – საავადმყოფოებში.

მეთიცილინი ბაზარზე 1959 წელს გამოჩნდა. ის განსაკუთრებით ეფექტური იყო პენიცილინისადმი რეზისტენტული Staphylococcus aureus-ის წინააღმდეგ. 1972 წლისთვის მეთიცილინისადმი რეზისტენტული Staphylococcus aureus-ი გამოჩნდა ინგლისში, აშშ-ში, პოლონეთში, ეთიოპიაში, ინდოეთსა და ვიეტნამში.

ვანკომიცინი ბაზარზე 1972 წელს გამოჩნდა – ასეთი სახელი იმიტომ შეურჩიეს, რომ მას, წესით, ისეთი ბაქტერიები უნდა დაემარცხებინა, რომლებიც ადრინდელ მედიკამენტებს წარმატებით უმკლავდებოდნენ. 1980-იანი წლებისთვის ვანკომიცინისადმი რეზისტენტობა Enterococcus-ის ბაქტერიებში, vanA გენში გამოვლინდა, ათი წლის შემდეგ კი vanA გენმა ჰორიზონტალურად გადაინაცვლა, Enterococcus-იდან სტაფილოკოკში, მათ შორის, Staphylococcus aureus-ში. 1996 წლისთვის იაპონიაში უკვე არსებობდა ვანკომიცინისადმი რეზისტენტული სტაფილოკოკი. 2000-იანი წლების დასაწყისში ასეთმა რეზისტენტობამ თავი იჩინა აშშ-შიც. და ეს მხოლოდ დასაწყისი იყო. – დ. კ.

კომენტარები