Какие из самых больших открытий сделаны любителями за последние 100 лет?

Антибактериальный агент —  фаг

Это история о загадочном, в высшей степени самоуверенном самоучке, бросившем университет, который сделал крупное открытие в микробиологии, 28 раз номинировался на Нобелевскую премию, но так и не получил ее: франко-канадский микробиолог Феликс д’Эрелль (1873-1949). Ему приписывают открытие бактериофагов (бактериальных вирусов) в 1917 году и фаготерапию в 1919 году — многовековой полемики, которая в настоящее время возрождается.

До открытия и успешного массового производства антибиотиков фаговая терапия была провозглашена эффектным чудодейственным средством от бактериальной инфекции, которое должно было произвести революцию в общественном здравоохранении и завоевать мировую популярность. Тем не менее, он, как ни странно, ушел в безвестность и только начинает появляться и набирает обороты как возможное решение проблемы устойчивости к антибиотикам. Между тем произошло завораживающее полотно эксцентричной личности, политики холодной войны и неожиданных поворотов в науке.

Работая в качестве бесплатного добровольца-исследователя в Институте Пастера в Париже, д’Эрелль сообщил, что агент, способный убить бактерию дизентерии, появился в кишечнике людей, выздоравливающих от дизентерии, но не людей, страдающих от острой стадии заболевания или от нормальных особей. Этот агент можно было отфильтровать через фильтр Чемберленда, и он по-прежнему оставался активным и гораздо более эффективным против бактерий, чем любой другой известный в то время агент. Он может передаваться и не может расти на какой-либо искусственной среде.

(Электронная микрофотография бактериофагов, прикрепленных к бактериальной клетке)

Для д’Эреля не возникало сомнений в характере его открытия: «В мгновение ока я понял: причиной моих чистых пятен на самом деле был невидимый микроб… вирус, паразитирующий на бактериях». Он заявил, что этот «антагонист» может быть агентом иммунитета к бактериальным заболеваниям, и этот «иммунитет» может быть общим явлением. Он разработал «фаговую терапию», чтобы использовать селективность фагов в разрушении клеток патогенных бактерий, оставаясь безвредными для хозяина.

Он предположил, что фаг может распространяться среди больных людей, в основном через стул. Следовательно, несоблюдение гигиены, хотя и способствует инфекции, также может привести к выздоровлению. И болезнь, и выздоровление были заразным процессом. Основываясь на своих наблюдениях, что иммунитету требуется несколько дней, чтобы стать эффективным против инфекции, он предположил, что естественное выздоровление, которое происходит в течение 12 часов после заражения, может произойти не с помощью иммунитета, а с помощью бактериофагии. Он считал, что иммунитет и выздоровление — это два разных процесса, и только после действия фага может развиться иммунитет. Точная роль и механизмы бактериофагии были очень спорными темами.

После того, как он успешно использовал его для лечения дизентерии у солдат во время Первой мировой войны, его работа привлекла большое внимание в течение следующих двух десятилетий. Специальные методы лечения широкого спектра бактериальных заболеваний, таких как дизентерия и брюшной тиф, были разработаны во многих частях мира, таких как Бразилия, Сенегал, Египет, Индия, Китай, Япония, Великобритания и Америка. Крупные компании-производители лекарств начали продавать фаг как терапевтическое решение, которое было коммерчески успешным. В 1924 году он получил почетную докторскую степень Лейденского университета, несмотря на то, что он никогда не заканчивал университет, и медаль Левенгука, которую вручают только раз в десять лет. Позже он стал профессором Йельского университета.

Тем не менее, несмотря на эти достижения, он столкнулся с серьезным противодействием этой идее. Отчасти это противодействие возникло в ответ на его агрессивный стиль, а отчасти — из-за реального замешательства из-за противоречивых экспериментальных результатов.

Его вывод был прямым вызовом работе Жюля Борде, который только что получил Нобелевскую премию в 1919 году за свою работу по иммунитету. Борде попытался воспроизвести некоторые работы д’Эреля, но получил противоречивые результаты. Оказалось, что Бордет использовал неправильный штамм бактерий, что привело его к выводу, что фаг был продуцирован клеткой. Борде и его собственный Институт Пастера в Брюсселе категорически противостояли концепции фага как инфекции, передаваемой серийно, и все они ополчились против вспыльчивого любителя из Института Пастера в Париже. В научном сообществе д’Эрелль оставался чужаком и еретиком.

Были заявления о том, что испытания, проведенные им и его сторонниками, не соответствовали таким научным стандартам, как строгий контроль, отсутствие рандомизации и статистической значимости. Доказательства не соответствовали шумихе. Традиционные подходы, включающие предотвращение вспышек заболеваний посредством улучшения санитарных условий и вакцинации, оставались предпочтительным методом.

Возможно, чтобы избежать критики своих западных коллег, в период с 1934 по 1936 год д’Эрелль по приглашению Сталина основал лаборатории по производству фагов в Киеве, Харькове и Тбилиси в Советском Союзе. Директор лаборатории в Цилиси, который также был личным другом  д’Эреля, позже был казнен во время одной из сталинских чисток. д’Эрелль бежал, спасая свою жизнь, чтобы никогда не вернуться в Советский Союз. Эти исследовательские центры оставались активными, и фаговая терапия продолжала развиваться в странах Восточной Европы на протяжении всей холодной войны, но их исследования были отрезаны от международного научного сообщества.

В 1940-х годах, с развитием и успехом пенициллина и других антибиотиков, которые были лучше изучены и которые было легче производить в больших количествах, исследования по медицинскому применению фагов на Западе были прекращены.

В качестве антибактериального агента фаг обладает исключительными качествами, такими как эффективность против грамположительных и грамотрицательных бактерий (природный пенициллин имел слабую активность против грамотрицательных бактерий), а также способность быстро и быстро размножаться и инициировать свое действие против бактерий. избирательность. Ранние испытания в больнице Святой Марии в Лондоне показали, что комбинация фага и пенициллина была очень многообещающей, потому что механизмы, с помощью которых фаг и пенициллин убивают бактерии, различны. Однако и от этого направления исследований отказались.

В связи с растущей распространенностью устойчивости к антибиотикам и уменьшением числа новых открытий, бактериофаг снова привлекает внимание. Многочисленные испытания на животных и клинические испытания показали многообещающие результаты в лечении инфицированных ожогов и инфекций легких. С 2006 года FDA и Министерство сельского хозяйства США одобрили несколько продуктов с бактериофагами в птице, мясных и растительных продуктах и ​​сыре. На Западе в настоящее время не разрешены никакие методы лечения людей. Однако они используются для лечения инфекций, которые не поддаются лечению обычными антибиотиками в России и Грузии.

Самое замечательное в фагах то, что они гораздо более специфичны, чем антибиотики. Они атакуют только очень определенные штаммы бактерий, будучи безвредными для хозяина и других полезных бактерий. Эта специфичность также является недостатком, для повышения шансов на успех часто требуются коктейли из фагов. Они также вызывают несколько побочных эффектов.

Несмотря на эти удивительные качества, чистое приготовление фагов труднее. Их нужно изолировать от трупов мертвых бактерий. Если не сделать это должным образом, трупы мертвых бактерий могут вызвать смертельный иммунный ответ. Еще одна проблема — получить правильную концентрацию, которую нелегко измерить. Кроме того, они требуют много времени для лечения по сравнению с удобством использования антибиотиков.