В последние годы обнаружилось удивительное разнообразие генетических линий палочки Коха. В наборе из четырёх тысяч генов туберкулёзной палочки есть очень маленькие различия, разделяющие микроб на подвиды и штаммы, вызывающие разный ход инфекции. Тысячи лет эволюции научили эту бактерию постоянно меняться.
Туберкулёз приносит страдания своим жертвам и наводит страх на здоровых. Ещё в середине прошлого века рекомендации заболевшим выглядели так: питание, отдых, солнце и свежий воздух. Теперь пациенты месяцами принимают «коктейль» из сильнейших лекарств (см. «Наука и жизнь» №1, 2006 г.). И несмотря на это, болезнь каждый год уносит больше жизней, чем все другие инфекции (без учёта СПИДа).
И вот что поразительно. До сих пор непонятно, как Mycobacterium tuberculosis, бактерия, вызывающая туберкулёз, делает своё грязное дело. Почему только некоторые люди могут поддаться этой инфекции? Почему бывают такие вспышки, когда ни вакцины, ни антибиотики не помогают?
По данным Всемирной организации здравоохранения, треть населения Земли страдает от туберкулёза и каждую секунду ещё один человек получает эту инфекцию. У большинства заражённых людей симптомы не проявляются до тех пор, пока не происходят поломки в иммунной системе: при старении, СПИДе или других нарушениях.
Когда туберкулёз становится активным, палочки поражают чаще всего лёгкие, но иногда почки, печень и кости. Каждый год от туберкулёза умирают два миллиона человек, и эта цифра не уменьшается. Многие из смертей вызваны штаммами, на которые не действуют традиционные антитуберкулёзные лекарства.
Исследователи ищут уязвимые места у бактерии, но процесс этот медленный — как назло, для того, чтобы получить её копию, нужно 24 часа. Так что и в лабораторных культурах, и в организме подопытного животного палочка Коха размножается медленно. Сравните со стрептококком — он удваивает свою численность практически мгновенно и очень быстро реагирует на действие лекарств в опытах. Когда нужно проверить, все ли палочки погибли от испытуемого лекарства, при поиске средств от туберкулёза опыты на животных занимают год.
Палочки Коха очень трудно истребить — нужно принимать до четырёх препаратов одновременно в течение полугода, в некоторых случаях — до двух лет. В развивающихся странах больные часто бросают лечение, и штаммы становятся устойчивыми к новым, так долго создававшимся лекарствам.
Ещё недавно считалось, что изменчивость ДНК разных штаммов туберкулёзной палочки меньше, чем у других бактерий. И только в начале 1990-х годов с помощью новых генетических технологий учёные заметили существенные различия в разных штаммах, на которые не обращали внимания раньше. К примеру, они открыли, что ДНК-последовательность, названная IS6110, то вообще отсутствует, то имеется в бактерии в сотнях копий. Число и расположение этих копий в хромосоме различаются в туберкулёзных палочках по всему земному шару. Генетики стали использовать IS6110 как маркёр особенностей отдельных штаммов.
Команда профессора Себастьена Ганю из Института системной биологии в Сиэтле (США) заметила, что определённые штаммы палочек Коха чаще появляются избирательно: каждый в своей части света. Сотрудники Ганю собрали в 80 странах 875 штаммов. Эти штаммы делятся на шесть отдельных семейств, и каждое привязано к какой-либо географической области. Стало понятно, почему были безуспешны попытки уничтожить туберкулёз, как уничтожили, например, оспу.
Профессор Ганю говорит, что теперь, когда мы знаем о существовании шести групп бациллы туберкулёза, распространённых на земном шаре, возможно, нам придётся сделать и не менее шести вакцин. Удивительно, что с начала ХХ века весь мир пользуется вакциной БЦЖ. Эту вакцину делают на основе так называемой бациллы Кальметта—Герена, ослабленного штамма, вызывающего туберкулёз у крупного рогатого скота, но способного заразить и человека. Каждый год её получают 100 миллионов детей. Но эта вакцина не всегда работает. Она, кстати, прекрасно защищает от туберкулёзного менингита, а вот в отношении других видов туберкулёза сведения разноречивы. Но что самое интересное: и геном бациллы Кальметта—Герена оказался переменчивым. Штаммы для изготовления вакцины, хранящиеся в разных лабораториях мира, мутируют и уже достаточно сильно отдалились от исходного, выделенного сто лет назад. Только углублённое изучение их геномов позволит объяснить успехи и неудачи с вакциной.
Пока одни учёные наблюдают за бурными изменениями бациллы туберкулёза в настоящее время, другие изучают её прошлое. Считалось, что человек получил её от коров 10 000 лет назад, одомашнив крупный рогатый скот и начав пить молоко. Вроде бы в 1492 году европейцы завезли туберкулёз в Америку, и там разразилась настоящая эпидемия. Но оба утверждения оказались неверными. В 1994 году бактерию нашли в перуанской мумии, так что болезнь была там задолго до Христофора Колумба. А построенное недавно по генетическим данным генеалогическое древо палочки Коха и родственных микроорганизмов недвусмысленно показывает, что не коровы впервые заразили человека, а наоборот — туберкулёз перешёл на коров от людей.
Учёные из Института Пастера в Париже обнаружили, что все современные группы штаммов бациллы произошли из одной, которая до сих пор существует в Восточной Африке. По оценкам, она появилась три миллиона лет назад. Сколько лет человечеству, столько и палочке Коха. Появление новых штаммов — ответ на нашу борьбу с туберкулёзом, сначала посредством только нашей иммунной системы, позже — с помощью лекарств.
Взгляд в прошлое даёт возможность надеяться на лучшее. Главное — микробиологи начали серьёзно заниматься всеми группировками палочки Коха и изучать очень тонкие изменения в её ДНК.
Коллекция сведений не слишком известных
КАК КУРИЦА ПОМОГЛА НАЙТИ ЛЕКАРСТВО ОТ ТУБЕРКУЛЁЗА
Летом 1943 года фермер, разводивший кур в Нью-Джерси (США), заметил, что одна из его птиц кашляет. Опасаясь начала какой-то эпидемии среди поголовья, он отправил курицу на осмотр к ветеринару. Оказалось, что в глотке птицы застрял комочек почвы, а на нём (наверное, под влиянием тепла и влаги в горле) успела уже вырасти какая-то плесень. Ветеринар, зная, что в ближайшем университете работает крупный специалист по почвенным микроорганизмам Зельман Ваксман, послал заплесневевший комочек ему. Тот поручил разобраться с находкой своему студенту Альберту Шатцу, и уже к октябрю стало ясно, что плесень относится к стрептомицетам. В то время уже был известен один антибиотик — пенициллин, и Шатц решил проверить экстракт из «куриной» плесени на активность против микробов. Оказалось, что стрептомицин, как назвали вещество, выделяемое грибком, убивает микробы, не боящиеся пенициллина, а главное — он действует на туберкулёзную палочку, против которой тогда не было никаких средств.
В 1952 году Ваксман получил за открытие своего студента Нобелевскую премию. Правда, ещё до этого Шатц отсудил у него долю в прибылях от продажи стрептомицина.
