Стійкість до антибіотиків є проблемою у всьому світі, оскільки існує серйозний ризик того, що незабаром стануть поширені інфекції не піддається лікуванню. Тим часом розробилися вакцини майже століття тому все ще захищають нас від смертельних хвороб. Що може пояснити цю різницю?

Бактерії розвинули стійкість до кожен антибіотик, коли-небудь розроблений. Іноді це траплялося дуже скоро після першого введення антибіотика. Потрібно було всього шість років за стійкість до пеніциліну, першого антибіотика, який набув широкого розповсюдження у британських лікарнях.

Але стійкість проти вакцин має лише траплялося рідко. А вакцини допомогли нам викорінити віспу та, сподіваємось, незабаром також поліомієліт. Попереднє дослідження запропонував два переконливі аргументи для пояснення цього явища, висвітливши суттєві відмінності між механізмами ліків та вакцин.

Але спочатку пояснимо, що ми маємо на увазі під опором і як він виникає. Під час зараження віруси та бактерії швидко розмножуються. У процесі вони копіюють свій генетичний матеріал мільйони разів. При цьому часто трапляються помилки, кожна помилка трохи змінює їх геноми. Ці помилки називаються мутаціями.

Частіше за все мутації практично не впливають або сильно шкодять для ефективності вірусу. Але іноді - дуже рідко - патогенам може пощастити, а мутація може перешкодити потраплянню антибіотика в клітину або змінити місце, де би зв’язувався лікарський засіб або антитіло, зупиняючи їх роботу. Ми називаємо ці мутації "опором" або "втечею".

Перша різниця: кількість цілей

Вакцини працюють вводячи в організм нешкідливу частину збудника, яка називається антигеном. Вони навчають нашу імунну систему виробляти Y-подібні білки або антитіла, які специфічно зв’язуються з ними. Вони також стимулюють вироблення специфічних білих кров'яних клітин, які називаються Т-клітинами, які можуть знищувати інфіковані клітини та сприяти виробленню антитіл.

Зв’язуючись з антигенами, антитіла можуть допомогти знищити патогени або зупинити їх проникнення в клітини. Крім того, наша імунна система створює не тільки одне антитіло, але до сотень різних антитіл - або епітопів - кожне з яких націлено на різні частини антигену.

Для порівняння, такі препарати, як антибіотики або противірусні препарати, зазвичай є невеликими молекулами, які інгібують певний фермент або білок, без яких збудник не може вижити або розмножитися. В результаті, для стійкості до наркотиків зазвичай потрібна мутація лише одного місця. З іншого боку, хоча і неможливо, але ймовірність евакуаційних мутацій, що розвиваються для всіх або навіть більшості епітопів, націлених на антитіла, для більшості вакцин зникає.

 Хоча антибіотики зазвичай мають лише одну мішень, вакцини створюють безліч антитіл, що зв’язуються з іншою частиною антигену, ускладнюючи розвиток стійкості. Селія Суке

За допомогою ліків зниження ймовірності резистентності можна досягти аналогічним чином, застосовуючи кілька одночасно - стратегію, яка називається комбінованою терапією, - яка використовується для лікування ВІЛ та туберкульозу. Ви можете подумати, як антитіла у вашому організмі діють як масивно складна комбінована терапіяіз сотнями дещо інших препаратів, зменшуючи тим самим можливість розвитку стійкості.

Друга різниця: кількість збудників

Ще одна ключова відмінність між антибіотиками та вакцинами полягає в тому, коли вони використовуються та скільки збудників хвороб. Антибіотики використовуються для лікування вже встановленої інфекції, коли в організмі вже є мільйони збудників. Але вакцини використовують як профілактику. Створені ними антитіла можуть діяти на самому початку зараження, коли кількість патогенів низька. Це має важливі наслідки, оскільки опір - це гра чисел. Мутація резистентності навряд чи відбудеться під час реплікації кількох патогенних мікроорганізмів, але шанси зростати, оскільки більше патогенів присутній.

 Чим більше патогенних мікроорганізмів присутній під час зараження, тим більша ймовірність виникнення мутації резистентності. Селія Суке

Це не означає, що стійкість до вакцин ніколи не розвивається: гарним прикладом є грип. Завдяки високій швидкості мутацій, вірус грипу може швидко накопичити достатньо мутацій, щоб антитіла більше не могли його розпізнавати - процес, який називається “Антигенний дрейф”. Це частково пояснює, чому вакцину проти грипу доводиться міняти щороку.

Що це говорить нам про вакцини проти ГРВІ-CoV-2? Чи слід хвилюватися з приводу втрати ефективності нових вакцин? На щастя, роман про коронавірус має механізм коректури що зменшує помилки, які він робить при реплікації його геному, і означає, що виникають мутації набагато рідше, ніж у вірусів грипу.

Крім того, було підтверджено, що обидва Оксфорд / AstraZeneca і Pfizer / BioNTech вакцини можуть ефективно стимулювати зв'язування антитіл з множинними епітопами, що має уповільнити розвиток стійкості.

Але нам все одно слід бути обережними. Як зазначалося раніше, цифри мають значення, коли мова йде про опір. Чим більше вірусів навколо - як при швидко зростаючій пандемії - тим більша ймовірність, що вона може потрапити в джек-пот і розвинути мутації, що призведе до значного впливу на ефективність вакцини. Якщо це так, для створення антитіл проти цих мутованих вірусів може знадобитися нова версія вакцини. Ось чому, намагаючись знизити кількість заражень за допомогою профілактики та відстеження контактів, життєво важливо для збереження вакцин як можна довшого часу.

про автора

Селія Суке, Докторант, мікробіологія, Оксфордський університет та Луї дю Плессі, Докторський науковий співробітник, Оксфордський університет

books_health

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.