Устойчивость к антибиотикам является глобальной проблемой, поскольку существует серьезный риск того, что распространенные инфекции скоро станут неизлечимый. Тем временем были разработаны вакцины. почти век назад по-прежнему защищают нас от смертельных болезней. Чем можно объяснить эту разницу?

Бактерии выработали устойчивость к каждый антибиотик, когда-либо разработанный. Иногда это происходило очень скоро после того, как впервые был введен антибиотик. Потребовалось всего шесть лет для устойчивости к пенициллину, первому антибиотику, получившему широкое распространение в британских больницах.

Но устойчивость к вакцинам имеет только случалось редко. И вакцины помогли нам искоренить оспу и, надеюсь, вскоре также полиомиелит. Предыдущее исследование предложил два убедительных аргумента для объяснения этого явления, подчеркнув принципиальные различия между механизмами действия лекарств и вакцин.

Но сначала давайте объясним, что мы подразумеваем под сопротивлением и как оно возникает. Во время инфекции вирусы и бактерии быстро размножаются. При этом они миллионы раз копируют свой генетический материал. При этом часто случаются ошибки, каждая из которых немного меняет их геномы. Эти ошибки называются мутациями.

Чаще всего мутации практически не влияют на эффективность вируса или сильно снижают его эффективность. Но иногда - очень редко - патогенам может повезти, и мутация может помешать проникновению антибиотика в клетку или изменить место связывания лекарства или антитела, не давая им работать. Мы называем это мутациями «сопротивления» или «бегства».

Первое отличие: количество целей

Вакцины работают путем введения в организм безвредной части возбудителя, называемой антигеном. Они тренируют нашу иммунную систему вырабатывать Y-образные белки или антитела, которые специфически связываются с ними. Они также стимулируют выработку определенных лейкоцитов, называемых Т-клетками, которые могут уничтожать инфицированные клетки и способствовать выработке антител.

Связываясь с антигенами, антитела могут помочь уничтожить патогены или не дать им проникнуть в клетки. Кроме того, наша иммунная система создает не только одно антитело, но и сотни различных антител или эпитопов, каждый из которых нацелен на разные части антигена.

Для сравнения, лекарства, такие как антибиотики или противовирусные препараты, обычно представляют собой небольшие молекулы, которые ингибируют определенный фермент или белок, без которых патоген не может выжить или размножаться. В результате устойчивость к лекарствам обычно требует мутации только одного сайта. С другой стороны, хотя это и не невозможно, вероятность эволюции мутаций ускользания для всех или даже для большинства эпитопов, на которые нацелены антитела, исчезающе мала для большинства вакцин.

 В то время как антибиотики обычно имеют только одну мишень, вакцины создают множественные антитела, связывающиеся с разными частями антигена, что затрудняет развитие устойчивости. Селия Сук

Что касается лекарств, снижение вероятности резистентности может быть также достигнуто за счет одновременного использования нескольких - стратегии, называемой комбинированной терапией, которая используется для лечения ВИЧ и туберкулеза. Вы можете подумать, что антитела в вашем теле действуют как комплексная комбинированная терапия, с сотнями немного отличающихся друг от друга препаратов, что снижает вероятность развития резистентности.

Второе отличие: количество возбудителей болезней

Еще одно ключевое различие между антибиотиками и вакцинами - это время их использования и количество патогенов. Антибиотики используются для лечения уже установленной инфекции, когда в организме уже находятся миллионы патогенов. Но вакцины используются как профилактика. Создаваемые ими антитела могут действовать в самом начале инфекции, когда количество патогенов невелико. Это имеет важные последствия, поскольку сопротивление - это игра с числами. Мутация устойчивости маловероятна во время репликации нескольких патогенов, но вероятность возрастает по мере присутствия большего количества патогенов.

 Чем больше патогенов присутствует во время инфекции, тем больше вероятность возникновения мутации устойчивости. Селия Сук

Это не означает, что устойчивость к вакцинам никогда не разовьется: хороший пример - грипп. Благодаря высокой скорости мутаций вирус гриппа может быстро накапливать достаточно мутаций, чтобы антитела больше не распознавали его - процесс, называемый «Антигенный дрейф». Это частично объясняет, почему вакцину против гриппа необходимо менять каждый год.

Что это говорит нам о вакцинах против SARS-CoV-2? Стоит ли беспокоиться о том, что новые вакцины теряют эффективность? К счастью, новый коронавирус имеет механизм корректуры что уменьшает количество ошибок, которые он делает при репликации своего генома, и означает, что происходят мутации гораздо реже, чем при вирусах гриппа.

Кроме того, было подтверждено, что оба Оксфорд / АстраЗенека Pfizer / BioNTech вакцины могут эффективно стимулировать связывание антител с множеством эпитопов, что должно замедлить развитие резистентности.

Но мы все равно должны быть осторожны. Как упоминалось ранее, когда дело доходит до сопротивления, цифры имеют значение. Чем больше вирусов вокруг - как при быстрорастущей пандемии - тем больше вероятность, что кто-то может сорвать куш и развить мутации, которые окажут значительное влияние на эффективность вакцины. В этом случае может потребоваться новая версия вакцины для создания антител против этих мутировавших вирусов. Это также является причиной того, что попытки снизить количество инфекций с помощью профилактики и отслеживания контактов жизненно важны для того, чтобы вакцины работали как можно дольше.

Об авторе

Селия Сук, Докторант, микробиология, Оксфордский университет и Луи дю Плесси, Постдокторский научный сотрудник, Оксфордский университет

books_health

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.