«В тесной лаборатории в штате Пенсильвания, в окружении ученых в белых халатах и едкого запаха кислоты, Нейл Пирсон держит пластиковую модель химического соединения, которая напоминает конструктор Lego», – пишет издание Bloomberg.

Пирсон, 54-летний химик и старший научный сотрудник британского фармацевтического гиганта GlaxoSmithkline, объясняет, что он потратил более 10 лет на исследование химических соединений перед тем, как создать молекулу, которая может стать первым за последние 30 лет по-настоящему новым антибиотиком. Возможно, он станет главным оружием в борьбе против супербактерий, которые могут к 2050 году ежегодно убивать 10 млн человек.

Побочные реакции, в том числе возможные глазные и сердечные проблемы, обнаруженные у животных, заставили Пирсона несколько раз начинать все сначала. Каждый раз он трансформировал атомную структуру, а затем проводил новый раунд испытаний, чтобы доказать безопасность и эффективность соединения. Пирсон говорит, что его опыты похожи на игру «Змеи и лестницы».

«У меня мало лестниц, но зато есть множество змей. Я упрям. Это очень трудно. Приходится терпеть множество неудач».

Уникальная лаборатория

Ученый Нейл Пирсон трудится в своей лаборатории

В наше время некоторые фармацевтические компании пытаются найти новые способы убить бактерии, которые становятся все более невосприимчивыми к новым антибиотикам. В 2007 году Пирсон вместе с семьей переехал из Англии на работу в научно-исследовательский центр Glaxo, расположенный в часе езды от Филадельфии.

Сейчас Glaxo тестирует на больных гонореей американцах новый препарат Пирсона – гепотидацин. Ранее этот препарат успели испытать на больных с тяжелыми кожными инфекциями. Лабораторные исследования предполагают, что лекарство может победить чуму, которая является потенциальным агентом биотерроризма. Препарат входит в список восьми по-настоящему новых классов антибиотиков, которые сейчас испытывают в клинических условиях по всему миру.

По данным Благотворительного фонда Пью, в фармацевтической индустрии не появлялось новых антибиотиков с 1984 года, когда американская компания Eli Lilly & Co открыла даптомицин. За это время все, кроме нескольких больших фармацевтических компаний, прекратили научные исследования бактерий.

В этом месяце AstraZeneca стала последней большой фармацевтической компанией, прекратившей развитие антибактериальных препаратов. Британцы продали свой бизнес по производству антибиотиков американской компании Pfizer. GlaxoSmithKline – один из немногих больших игроков, которые продолжают оставаться в индустрии. В течение последних 10 лет компания потратила на антибактериальные исследования около 1 млрд долларов.

Ученые все чаще отчитываются о невосприимчивости бактерий к традиционным препаратам. Тревожные сигналы приходят с Китая, где антибиотики все менее эффективно помогают лечить животных на фермах. В США фиксировали случаи, когда гонококки демонстрировали сопротивления традиционным средствам лечения гонореи.

«Высокотехнологичная медицина сталкивается со значительной угрозой, которая  потенциально подвергает опасности все, от интенсивной терапии до серьезных хирургических операций, – говорит Дэвид Ливермор, профессор медицинской микробиологии в Университете Восточной Англии. – Мы сталкиваемся с серьезными проблемами сопротивления со стороны гонореи и туберкулеза».

Несмотря на угрозу со стороны супербактерий, большие фармацевтические компании сократили исследования антибиотиков в связи с низкой прибыльностью этой отрасли. Даже если Glaxo представит на рынке новые медикаменты, они не станут сверхпопулярными. Чрезмерное использование антибиотиков породило сопротивление бактерий, поэтому новые препараты нужно использовать экономно.

В прошлом году Glaxo продала антибиотиков на 930 млн долларов. В наши дни большинство антибиотиков продают дешево и без рецепта. В отличие от прибыльных средств от рака или сердечных медикаментов, когда лечение пациента может длится годами, антибиотики способны спасти жизнь в течение нескольких недель.

Инвесторы Glaxo критикуют генерального директора компании Эндрю Уитти за то, что он не уделяет должного внимания традиционным исследованиям и развитию производства. В марте 52-летнего Уитти должна заменить Эмма Уолмсли.

Антибиотики-спасители

«Он понимает, что индустрия должна что-то делать», – говорит об Уитти 69-летний Рой Андерсон, член совета директоров  Glaxo.

Авантюра Уитти начинает приносить плоды. В этом месяце Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США присвоило гепотидацину особенный статус, который ускорит его распространение на рынке, если лекарство получит одобрение. Кроме гепотидацина Glaxo тестирует другой экспериментальный антибиотик под названием GSK3342830. Хотя это и не новый класс антибиотиков, а сами исследования находятся в начальной стадии, они могут решить проблему увеличения количества инфекций  в больницах в тех случаях, когда традиционные препараты не действуют.

Только несколько компаний в мире осознают научные сложности развития новых антибиотиков лучше, чем Glaxo. Чуть более чем через 10 лет после того, как Александр Флеминг открыл пенициллин в 1928 году, ученые из Оксфордского университета Ховард Флори и Эрнст Чейн превратили его в препарат массового производства. Именно Glaxo производила большую часть пенициллина в Британии во время Второй мировой войны, спасая жизни тысячам военных.

Пенициллин изменил мир. Инфекции, которые ранее убивали люди, стали излечимыми. Препарат позволил проводить разные операции, от трансплантации органов до замены тазобедренных суставов. Открытие пенициллина привело к золотой эре антибиотиков, которая длилась с 1940-х по 1970-е годы. Многие современные лекарства были разработаны на основе пенициллина.

На протяжении десятилетий ученые модифицировали единственный класс антибиотиков, тогда как бактерии продолжали мутировать и демонстрировать сопротивление. По данным Благотворительного фонда Пью, среди 37 антибиотиков, которые сейчас испытывают в клинических условиях, примерно 25% связаны с пенициллином. И только менее 10 являются действительно представителями нового класса.

В поисках решения

Дэвид Пейн в новой лаборатории Glaxo

« У нас нет представления о том, как бактерии будут атаковать нас через 5–10 лет, – говорит Дэвид Пейн, руководитель подразделения антибактериальных исследований в Glaxo. – Мы играем в догонялки».

В 1995 году, когда Пейн работал в компании Smithkline Beecham, которую в 2000 году приобрела Glaxo, он считал, что определение бактериального генома позволит открыть новую эру антибиотиков. Он запустил амбициозную исследовательскую программу, которая идентифицирует 70 генов, необходимых бактерии, чтобы выжить.

Затем команда Пейна  начала применять против этих 70 целей миллионы различных химических соединений, чтобы определить, какие из них могут убить бактерии. Исследования затянулись на семь лет, а результат вызвал одни разочарования. Только пять соединений оказались эффективными, но даже они в конечном итоге не принесли результатов.

«Мы много чего изучили, – говорит Пейн. –  Мы поняли что не стоит тратить время и деньги, пытаясь найти антибиотики».

С тех пор его команда проводит сложные исследования химических структур, чтобы найти молекулы, которые могут обезвредить бактерии новыми способами. Стивен Бейкер, главный химик в подразделении антибактериальных исследований Glaxo, держа в руках цветную 3-D модель фермента, скромно сравнивает свою работу с игрой с сыном в Lego: «Я понял, что мы делаем. Мы складываем пазлы Lego без инструкции под рукой».

По словам Бейкера, находить соединения, которые могут убить бактерии относительно легко. Гораздо сложнее обнаружить те, которые не будут убивать пациентов в процессе. В отличие от тех же антигистаминов, где обычная доза составляет несколько миллиграмм, антибиотики всегда приписывают в граммах, что потенциально делает их более токсичными.

Хороший препарат, но не панацея

В 2007 году, после десятилетия экспериментов, Пирсон наконец-то синтезировал гепотидацин. Одна из четырех молекул показала результаты после того, как Glaxo исследовала ряд других соединений, которые не были задействованы в программе по созданию антибиотиков. Три из этих соединений победили бактерию в лабораторных условиях, но провалились во время испытаний на животных.

Когда же удалось доказать безопасность одной из молекул, Пирсон продемонстрировал, что гепотидацин по-разному работает с различными антибиотиками, поскольку он ингбирует гиразу – фермент, который позволяет бактериальным клеткам осуществлять репликацию ДНК в процессе размножения.

«Мы полагаем, что это очень хороший врожденный  барьер для сопротивления в этой сфере медицины», – заявил Уитти на встрече с инвесторами в Нью-Йорке в ноябре, продемонстрировав, как гепотидацин работает против гонореи.

Невзирая на время, усилия и средства, которые Glaxo потратила на гепотидацин, он не сможет справиться со всеми супербактериями. Хотя гепотидацин эффективно справляется с стафилококками, включая супербактерию MRSA и способную противостоять многим препаратам кишечную палочку,  он не показывает результата в борьбе с так называемыми грамотрицательными патогенными микроорганизмами, которые часто вызывают опасные инфекции.

 «Гепотидацин – хорошее средство в арсенале, но его нельзя назвать следующим пенициллином, – говорит Дэвид Ливермор. – Сложно определить, что приносит результаты – деньги или удача. Компании, которые тратят огромные суммы, включая Glaxo, не достигли значительного успеха».

Пейн соглашается, что потенциальную прибыль Glaxo нельзя сравнить с проделанной компанией работой. «Понадобится очень много времени и ресурсов, чтобы вернуть инвестиции», – говорит Пейн.

Это не вяжется с традиционной моделью больших фармакологических компаний, которые запускают препараты, чтобы в много раз окупить средства, потраченные на исследование и производство.

Деньги налогоплательщиков

Glaxo получала помощь от американских налогоплательщиков. Министерство обороны и министерство здравоохранения и социальных служб США через разные гранты выделили компании 240 млн на исследование антибиотиков.

По словам Роя Андерсона, на исследование одного успешного антибиотика и его выход на рынок необходимо потратить примерно 1 млрд долларов и десять лет.

Потребность в тестировании препаратов на сотнях пациентов вместе с растущими угрозами их жизни может заметно увеличить стоимость исследований, при этом не гарантируя успех. Благотворительный фонд Пью отмечает, что регуляторы дают разрешение только на один из пяти антибиотиков, которые испытывают на людях.

Время играет против ученых. Сепсис, вызванный бактериями, которые сопротивляются медикаментам, ежегодно становится причиной смерти более чем 56 тыс. новорожденных в Индии и почти 26 тыс. в Пакистане.

В мае бывший экономист Goldman Sachs Джим О’Нил предупредил, что супербактерии к 2050 году нанесут глобальной экономике ущерб в размере 100 трлн долларов, если с ними ничего не сделают.

«Это наша вина, – говорит Андерсон. – Мы настолько увлечены безопасностью, что требуем, чтобы клинические испытания учитывали все возможные побочные эффекты препаратов. Это понятно. Но для этого необходимо очень много денег».