Сокрушительное фиаско антибиотиков поставило перед медициной новые задачи. Казалось бы, давно побежденные инфекции снова показали свой смертоносный оскал. В поисках защиты от такого грозного заболевания, как холера, биологи вновь обращаются к наследию советских ученых.
С наступлением зимы зарядили дожди, а с ними пришла холера. Но ее взяли под контроль, так что в результате от нее умерли только семь тысяч военнослужащих. / Эрнест Хемингуэй. Прощай, оружие!
Сокровища Агры
Отчего между прежними людьми не слышно было об этой страсти, как об оспе или холере? / Лев Толстой. Севастопольские рассказы
— Невероятно, — государственный аналитик Эрнест Ханбери Хэнкин поднял светло-серые водянистые глаза от микроскопа. — Черт знает что такое!
Покусывая длинный ус, ученый еще раз принялся пересчитывать число «запятых» под линзой микроскопа в капле воды, взятой из реки Ганг на выходе из Агры.
Эту простейшую, казалось бы, процедуру — подсчет числа холерных вибрионов, которые выглядели под микроскопом как запятые, в пробах воды, взятых из Ганга на входе и выходе из города, — Хэнкин проводил уже неоднократно. И каждый раз результат был ошеломительный. Река, проходя через густонаселенный город, становилась… более чистой. Количество бактерий в капле воды сокращалось — не в разы, а в тысячи раз.
Хэнкин снова всмотрелся в окуляр микроскопа. В капле воды, взятой из реки на выходе из Агры, он насчитал около 90 бактерий. «Проведенный анализ проб воды подтверждает факт самоочищения реки Ганг», — обескураженно записал Хэнкин в журнале летом 1895 года.
По сегодняшним меркам государственный аналитик был молод, ему едва исполнилось тридцать лет, но он уже успел зарекомендовать себя как успешный ученый — поработал у Роберта Коха в Берлине и Луи Пастера в Париже, выделил фракцию альбумозы из культур сибирской язвы и успешно применил ее в опытах над кроликами. Двадцатисемилетним Хэнкин получил назначение на должность химического эксперта, государственного аналитика и бактериолога в центральных провинциях Индии и штате Пенджаб, в его распоряжение поступила лаборатория в Агре.
Государственный аналитик так и не смог объяснить странную гибель болезнетворных микробов, лишь добросовестно проверил свои наблюдения. Произошедшее вошло в историю науки как «феномен Хэнкина».
К разгадке тайны необъяснимой гибели микробов — правда, речь уже шла о сибирской язве — спустя год после наблюдений Хэнкина приблизился русский микробиолог и эпидемиолог Николай Гамалея. Исследуя инфекции в лаборатории основанного им бактериологического института, ученый смог не только обнаружить, но и выделить из лизата культур Bacillus anthracis так называемые мельчайшие агенты, которые убивали болезнетворные бактерии.
Эти агенты — вирусы, предположил через двадцать лет после опытов Гамалеи англичанин Фредерик Туорт. Он наблюдал за жизнью колоний Staphylococcus. На бактерии нападали некие «инфекционные агенты», которым удавалось свободно миновать бактериальные фильтры. Более того — их, как настоящих наемных убийц, можно было переносить из одной колонии в другую. Свои опыты Туорт описал в публикации в авторитетном журнале The Lancet, но работа не привлекла внимания ученых.
— Фактически к разгадке бактериофагов приблизился только ученый-самоучка француз Феликс д’Эрелль, он выделил бактериофаги у больных дизентерией и предполагал использовать культуру «анти-микроба» для «иммунизации» кроликов от заражения «шига бациллами». За свои исследования бактериофагов д’Эрелля выдвигали на Нобелевскую премию восемь раз, но она так и не была ему присуждена, — объясняет молодой биолог, младший научный сотрудник отдела диагностических препаратов лаборатории бактериофагов ФКУЗ «Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора» Анна Тюрина.
Мы общаемся на полях международной конференции «Бактериофаги: от фундаментальных исследований к применению». Среди сорока двух научных докладов молодых ученых и специалистов разных стран, включая Россию, Белоруссию, Китай, Бразилию, США и Великобританию, ее работа признана лучшей.
В панорамные окна «гусеницы», кольцовского биотехнопарка, где мы разговариваем с ней, открывается вид на наукоград Кольцово. В западное окно видны огромные здания исследовательских компаний, в северо-восточное можно разглядеть белеющую вдали свечку «Вектора», а еще дальше, за стеной деревьев, скрывается стройка огромного СКИФа.
— Видимо, до создания действенной защиты от холеры было еще далеко и на тот момент бактериофаги стали единственным способом борьбы с заболеванием?
— Вовсе нет. Первую вакцину к моменту эпидемии холеры, поразившей Индию, изобрел одессит, ученик Ильи Мечникова Владимир Хавкин. Согласно неписаному кодексу чести рыцарей науки, Хавкин проверил препарат на себе и убедился в его действенности. Английское правительство не знало, как бороться со смертоносной эпидемией холеры в Индии, и разрешило начинающему биологу испробовать средство. Ученик Мечникова наладил его производство и лично участвовал в вакцинации свыше 42 тысяч человек. После этого препарат начал применяться массово, более того, его в улучшенном виде используют до сих пор.
— Есть любопытство ученого, а есть банальная практическая польза. Анна Владимировна, положа руку на сердце, а так ли практически нужна ваша работа, если от холеры уже создана такая мощная защита, как прививки?
— Вакцины остаются основным методом специфической профилактики прежде всего для африканских и азиатских стран, неблагополучных по холере. Но даже с помощью вакцины защитить удается не всех — есть младенцы до года, кормящие матери, люди с противопоказаниями и хроническими заболеваниями. Как правило, холеру лечат антибиотиками, но все чаще мы сталкиваемся со случаями, когда холерные вибрионы оказываются резистентными, то есть нечувствительными даже к хорошо зарекомендовавшим себя препаратам.
Значит, срочно требуются новые методы лечения, причем счет идет буквально на часы, если не на минуты. Использование фагов — очень перспективное направление не только в терапии и профилактике инфекционных болезней, но и в обеспечении здоровой среды обитания. На мой взгляд, за ними действительно будущее. Эти живые организмы могут помочь людям и спасти многие жизни. Так появилась моя новая любовь, которая продолжается по настоящее время. Но это перспективы, а пока холера не побеждена и продолжает свое смертоносное шествие по миру.
— Получается, «чудище обло, озорно, огромно, стозевно и лаяй».
— «Кусачий зверь холера морбус» — он такой. К слову, летом 1971 года возбудитель холеры был обнаружен в водохранилище под Новосибирском. Тогда над регионом нависла реальная угроза распространения заболевания.
— Я родилась фактически на берегу Новосибирского водохранилища, в студенческом общежитии на Шлюзе, спустя примерно год после обнаружения. Но даже будучи местным жителем, впервые слышу об этом.
— Положение спас тогдашний главный санитарный врач СССР Петр Бургасов. Он настоял, чтобы новосибирские промпредприятия сбросили в канализацию имеющиеся у них кислотные материалы, поскольку холерный вибрион не устойчив к кислотам. Большое количество кислоты могло повредить канализацию, но власти города пошли на риск — слишком памятна тогда была вспышка холеры 1970 года, — и эпидемию удалось предотвратить.
Кусачий зверь cholera morbus
…Приехал я в деревню и отдыхаю. Около меня Колера Морбус. Знаешь ли, что это за зверь? Того и гляди, что забежит он и в Болдино, да всех нас перекусает — того и гляди, что к дяде Василью отправлюсь, а ты и пиши мою биографию. / Александр Пушкин (из письма Петру Плетневу).
Родиной инфекции считаются бассейны рек Ганга и Брахмапутры. Изобилие пойм рек, каналов, высокая плотность населения вкупе с привычкой использовать воду для питья из загрязненных водоемов обусловило победоносное шествие холеры по Индийскому субконтиненту в древности. Первые упоминания заболевания, напоминающего холеру, встречаются в медицинских записях уже в четвертом-пятом веках до нашей эры. Впрочем, уже тогда холера заглядывала в гости и к европейцам. Предположительно, именно вспышку холеры описывали в своих трудах Гиппократ и Гален.
В соответствии с международными медико-санитарными правилами, принятыми ВОЗ в 2005 году, холера относится к болезням, которые «могут оказывать серьезное влияние на здоровье населения, вызывать события, которые могут представлять собой чрезвычайную ситуацию в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, имеющую международное значение».
В 2023 году заболеваемость холерой по сравнению с предыдущим годом выросла в мире почти вдвое — с 472 697 случаев до 856 308. Основное количество заболевших пришлось на станы Азии (628 204) и Африки (224 964). На 13 сентября 2024 года в 36 странах мира зарегистрировано 219 793 заболевших холерой, из них 3 001 человек умер.
Природные катаклизмы и войны, разрушение систем водоснабжения и канализации и дефицит воды благоприятствуют распространению холеры. За последние годы на территории Сирии и Ливана, сектора Газа и Палестины эпидобстановка ухудшилась — впрочем, как и на Африканском континенте.
— Холера остается приоритетной проблемой мирового здравоохранения по многим причинам, основными из которых являются чрезвычайные ситуации — природные катаклизмы, войны, гуманитарные катастрофы, — говорит Тюрина. — Практически каждая из ЧС несет в себе высокие риски возникновения эпидемии. В России зарегистрированные в последние десятилетия случаи холеры были завозные — преимущественно трудовыми мигрантами из Средней Азии, Индии и Таджикистана, а также побывавшими в этих странах туристами. Но потенциальные риски, связанные с завозом и распространением инфекции, существуют каждый день. Санитарным службам приходится, как говорится, держать руку на пульсе.
Неслышен холеры шаг
Нам не суждено было свидеться с ним на боевом поле, — он вскоре умер от холеры. / Иван Лажечников. Внучка панцирного боярина.
Холера наводит ужас не только высокими — даже для XXI века — показателями смертности, но и унизительностью мучений. Среди российских подданных жертвами заразы в разные годы стали Инесса Арманд, Нина Чавчавадзе, Петр Чайковский, Алексей Бахрушин, Авдотья Истомина.
«В холере пугает меня не смерть, а блевотина, <…> и разные конторзии, которые продолжаются несносно долго и наконец сгибают тебя в крючок, так что после и в гроб не уляжешься и надобно вместо гроба доставать для тебя кулек, как для какой-нибудь мертвой индейки, — признавался поэт Василий Жуковский, переживший первую в России холерную эпидемию. — Все эти проказы мне очень не нравятся, и в таком непристойном виде не хотелось бы мне явиться в вечность!»
К далекой от Индии Российской империи холера подбиралась стремительными, но неслышными шагами. Официально холерная эпидемия в России датирована 1830 годом, но первые случаи фиксируются за годы до официальной даты. Так, Пушкин вспоминал: «…в 1822 году старая молдаванская княгиня, набеленная и нарумяненная, умерла при мне в этой болезни». Цитата Пушкина остается загадкой — каким образом княгине, умирающей в характерных для холеры мучениях, удалось сохранить благообразный облик и, более того, — макияж.
Спустя четыре года после загадочной смерти поэт встретил своего старинного приятеля, «одного дерптского студента», который, по характеристике поэта, «много знал, чему научаются в университетах». Именно он огорошил Пушкина неожиданным прогнозом: «Cholera-morbus подошла к нашим границам и через пять лет будет у нас». Поэт попытался узнать о причинах инфекции.
«Студент объяснил мне, что холера есть поветрие, что в Индии она поразила не только людей, но и животных, но и самые растения, что она желтой полосою стелется вверх по течению рек, что по мнению некоторых она зарождается от гнилых плодов и прочее — все, чему после мы успели наслыхаться». Описание холеры в версии студента скорее напоминает мировую язву, поражающую все живое. Спустя несколько лет, воочию столкнувшись с холерой, Пушкин отмечает свою былую безграмотность: «…в моем воображении холера относилась к чуме, как элегия к дифирамбу».
Печальной данностью для поэта холера стала накануне его свадьбы в 1830 году. Из-за ссоры с будущей тещей помолвка с Натали Гончаровой казалась почти расторгнутой, но поэт все же отправляется из Москвы в родовое поместье Болдино, чтобы привести дела в порядок — аккурат в тот момент, когда зараза настигла Астрахань и Саратов и продвигалась к центру России. «Из некоторых губерний приходят к нам сюда довольно печальные известия… cholera morbus делает в них свои опустошения, — писал князь П. А. Вяземский 2 сентября 1830 года из Остафьева Елизавете Михайловне Хитрово, дочери генерал-фельдмаршала М. И. Кутузова. — Но не беспокойтесь: это не в той стороне, куда уехал Пушкин».
Расстроенный Пушкин смотрел на надвигающуюся эпидемию с полнейшим фатализмом: «Если отнята возможность счастья, то остается еще мужество перед лицом смерти, бессильной перед человеком, у которого нет ничего впереди…» Однако, столкнувшись с заразой, поэт приуныл: «На дороге встретил я Макарьевскую ярманку, прогнанную холерой. Бедная ярманка! она бежала, как пойманная воровка, разбросав половину своих товаров, не успев пересчитать свои барыши! Воротиться казалось мне малодушием; я поехал далее, как, может быть, случалось вам ехать на поединок: с досадой и большой неохотой».
Влюбленные Александр и Наталья оказались по разные стороны от выставленных застав и могли только обмениваться редкими письмами. Разлука оказалась благотворной, любовь разгорелась с новой силой: в ссоре поэта с ее матерью Наталья Гончарова встала на сторону будущего мужа.
Обнадеженный поэт начал снова мечтать о свадьбе, но не тут-то было! «Наша свадьба точно бежит от меня; и эта чума с ее карантинами — не отвратительнейшая ли это насмешка, какую только могла придумать судьба?» — пишет он невесте.
Уже в ноябре он пишет соседке Прасковье Осиповой: «Проклятая холера! Ну, как не сказать, что это злая шутка судьбы? Несмотря на все усилия, я не могу попасть в Москву; я окружен целою цепью карантинов, и притом со всех сторон, так как Нижегородская губерния — самый центр заразы. Тем не менее послезавтра я выезжаю, и бог знает, сколько дней мне потребуется, чтобы проехать эти 500 верст, на которые обыкновенно я трачу двое суток».
Эпидемия в России случилась за более чем полвека до опытов Хэнкина, открытия первых бактериофагов и создания вакцины. Власти пытались сдержать распространение заразы ограничением движения и карантинами. Русский обыватель XIX века в своей массе реагировал на вынужденный «дистант» столь же гневно, как и спустя двести лет уже во время COVID-19.
Пушкин гневно писал, что карантин парализовал всю хозяйственную жизнь. В ряде губерний случились холерные бунты. В тревожные сентябрьские дни 1830 года ни Вяземский, ни Пушкин, никто еще не знал, что по официальным данным из 466 457 заболевших в России холерой умрет почти половина — 197 069 человек. Во время первой эпидемии холера проникла в тридцать одну губернию, а затем дошла до Европы, где свирепствовала почти непрерывно на протяжении столетия — с 1816 по 1923 годы.
— Первую холерную эпидемию в России можно назвать захватывающим эпидемиологическим детективом, со своими победами и трагическими поражениями, — разъясняет Тюрина. — Не умаляя достоинств российских инфекционистов того времени, приходится констатировать, что специфическое лечение, прицельно направленное на возбудителя холеры, началось только в эру антибиотиков. А тогда именно российские врачи были сторонниками и пропагандистами неспецифической профилактики, в том числе и холерных застав, и карантинов, на которые так сетовал Пушкин. Именно эти заставы и спасли ему жизнь.
Фатализм… Видимо, такое чувство было определяющим для российского обывателя того времени. Такой вывод можно сделать, например, из публикации в газете «Северная пчела» от 1830 года: «Что касается до медицинских средств, то, невзирая на разные опыты, делаемые врачами, кончается всегда одним средством, которое поныне оказывается самым спасительным, а именно: больному отворяют кровь из жилы, после ставят пиявки на живот, часто к голове и трут все тело щетками, напитанными острыми и грызущими жидкостями, например, настойкою из турецкого перца… Все медики по приказанию Министра обязаны представлять в Медицинский Совет свои наблюдения и замечания насчет холеры, что, без сомнения, принесет большую пользу».
Даже в ироничном тексте — впрочем, традиционном для «Северной пчелы» в отношении действий властей — с бесполезными в терапевтическом отношении советами, прочитывается важная информация о необходимости предоставляемых в медицинский совет отчетов о холере.
Познавательный спуск
Как известно, снаружи институт выглядел двухэтажным… / Аркадий и Борис Стругацкие. “Понедельник начинается в субботу”
В назначенный день мы встречаемся с Анной у проходной «Вектора». В отличие от вестибюля величавого института НИИЧАВО, интерьер научного центра, мирового хранилища вирусов, оказался вполне современным и уютным — его отделка выполнена в сдержанных экологических, как модно говорить, тонах. Вместо стареющих демонов, занятых игрой в «самую стохастическую из игр — в орлянку», нас встретила адекватная и серьезно экипированная охрана — на досмотр и идентификацию личности ушло не более пары минут.
Сияющий бесшумный лифт уносит нас в глубину хранилища, на один из уровней, число которых сопоставимо с кругами Дантового ада. В лаборатории, отливающей белизной, Анна некоторое время колдует над микроскопом.
— Бактериофаги в сотни и тысячи раз меньше клеток бактерий, в среднем их размеры составляют от 20 до 200 нанометров, поэтому разглядеть их мы можем только в электронный микроскоп. Вот, взгляните.
В окуляре микроскопа на светлом фоне видны изогнутые, похожие на запятую, бактерии. Флуоресцирующие, красновато-синеватого цвета, с ворсинками по краям.
— Это клинический материал. А вот так выглядит холера в питательной среде, щелочном агаре, видите?
Передо мной в микроскопе — небольшие круглые, гладкие колонии с ровными краями голубоватого оттенка. Анна показывает еще один образец. Вроде те же мельчайшие живые сущности.
— Вглядитесь. Это грамотрицательные прямые или изогнутые палочки с полярно расположенным жгутиком. Они хорошо окрашиваются анилиновыми красителями. А вот, смотрите, так выглядит вибрион, окрашенный по Граму, в нем преобладают изогнутые палочковидные формы.
Интересуюсь, можно ли увидеть, каким образом эти самые бактериофаги побеждают холерную инфекцию.
— Безусловно. Готово, смотрите. Прямо сейчас мы можем увидеть прикрепление холерных фагов к холерному вибриону.
В окуляре цветное изображение сменилось серым.
— Мы применили окраску двухпроцентным раствором ацетата уранила, он нам обеспечил необходимый дополнительный контраст на сером фоне. Видите, как маленькие шустрые фаги цилиндрической формы садятся на холерные вибрионы? На их мембране находятся рецепторы, на которые садится фаг, таким образом происходит адсорбция. Рецептор — это своего рода ключик к двери в бактериальную клетку, к внедрению своего фагового ДНК и дальнейших его репродукции и разрыва. Холерному бактериофагу сама природа дала способность к избирательному уничтожению опасных вибрионов. Таким образом, в руках исследователей, биологов и врачей существует мощный инструмент борьбы со смертельной болезнью.
— Любое увлечение наукой начинается с намерения достоверно выяснить, что же именно там находится внутри, как это работает. Медицина начиналась с препарирования трупов. Поэтому в биологи охотно идут те, кому в детстве было интересно резать лягушек и прочую живность — понятно, не с садистическим чувством, а чтобы удовлетворить естественно-научный интерес.
— Вспоминая свое шумное детство, могу достоверно сказать — увлечение биологией началось не с препарирования несчастных лягушек, а, напротив, с идеи «спасательства» всего живого. Было интересно самой сделать кормушку и насыпать корм голодным птичкам зимой. Пыталась лечить домашних питомцев, которые были в хозяйстве у бабушки, — кур, кошек, собак, уток, гусей, кроликов, поросят, забредших в гости ежей и так далее. Никогда не боялась животных, свободно брала всех в руки, люблю все живое. Помню, как-то удалось спасти ужа, который запутался в сетке.
— Возможно, у любви к природе было конкурирующее увлечение?
— Моя вторая любовь — спорт. В школе ходила в различные спортивные секции, имею большое количество наград по легкой атлетике, туризму, волейболу и баскетболу. Но спорт не стал конкурирующим увлечением, напротив, он помог мне прийти в биологию, ведь быть спортсменом — значит исследовать возможности своего собственного организма. Быть биологом — значит иметь возможность смотреть на проблему в целом, можно так сказать. Именно спортивный характер и любовь ко всему живому привели меня в биологию. После школы очень хотелось стать ветеринаром, нравилось возиться с животными. Они очень отзывчивы и благодарны, в отличие от людей. Животные не могут быть неблагодарными. Даже рептилии, грызуны, которых все боятся, способны на ответные чувства, это невероятно.
На тот момент ни в одном и ростовских вузов не было ветеринарного факультета, а учиться в другом городе для моей семьи было финансово сложно. Поэтому я поступила в Южный федеральный университет на факультет «академия биологии и биотехнологии» по специальности учитель биологии. Педагогическая деятельность очень близка моей семье, моя мама Елена Викторовна Попова — заслуженный учитель России. Она преподает историю в Батайске. Мама хотела, чтобы я тоже изучала историю, так как могла мне многое передать, но мечта, подкрепленная юношеским максимализмом, сделала свое дело: «Это моя жизнь, и я сама знаю, чем хочу заниматься».
— Получается, продолжить педагогическую традицию не удалось?
— По своему складу характера мне всегда хотелось заниматься какой-то реальной, если можно так выразиться, деятельностью. Поэтому, еще учась на третьем курсе, перевелась на заочное обучение и стала работать учителем в начальных классах. На следующий год мне доверили преподавать биологию в пятых классах, но, поработав несколько лет, поняла, что хочу учиться дальше и заниматься исследовательской работой. Поэтому и пришла в Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора, где все вновь поступившие проходят четырехмесячные курсы специальной переподготовки по особо опасным инфекциям.
Одну из лекций, посвященную бактериофагии, читал мой будущий научный руководитель Наталья Евгеньевна Гаевская. И это определило мой выбор: погрузиться в удивительный мир вирусов, уничтожающих опасные бактерии. Прошло не так много лет со дня открытия французом д’Эреллем холерного фага. Это было действительно значимое событие, потому что холера — болезнь, которая даже в начале XX века собирала скорбную дань миллионами жизней людей.
Подвиг Зинаиды Ермольевой
Я был командирован редакцией на холеру в Донскую область, где болезнь свирепствовала с ужасающей силой / Владимир Гиляровский. Москва газетная
Заслуга д’Эрелля не только в открытии бактериофагов, но и в том, что ему удалось управлять процессом: бактерии, зараженные бактериофагами, погибали, а количество агента увеличивалось. Согласно неписаному кодексу чести ученых, микробиолог опробовал созданный препарат от дизентерии на основе бактериофагов на себе. Сначала он выпил зараженный дизентерией раствор, а затем — фаговый препарат. Ученый остался жив и здоров. После проведенных таким образом клинических испытаний лекарство получил заболевший дизентерией ребенок, спустя несколько дней мальчик выздоровел. Опыт д’Эрелля вдохновил и других исследователей, в мире начался настоящий бум фаговой терапии.
В 1917 году идею лечить инфекционные заболевания фагами подхватил молодой грузинский врач Георгий Элиава. Находясь на Кавказском фронте, за тысячи километров от Парижа, Элиава случайно обнаружил бактерицидное действие воды реки Куры на клетки V. Cholera. Грузинский микробиолог был знаком с работами Феликса д’Эрелля, поэтому понял — холеру убивали речные бактериофаги.
Судьба была благосклонна к Георгию — в Париже, куда он эмигрировал после революции, ему удалось поступить на работу в институт Пастера. Там он лично познакомился с французским биологом. Ученые нашли общий язык, и д’Эрелль помог Элиаве организовать в советской Грузии бактериологический институт, на базе которого впоследствии была создана серьезная научная школа. В 1934 году по приглашению Сталина Феликс д’Эрелль начал официально работать в Советском Союзе.
Биография французского биолога вызывала симпатию. Он родился в бедной семье, так и не смог получить университетское образование. Уже с ранней юности был бунтарем — в семнадцать лет отправился в путешествие на велосипеде по Европе, затем по Южной Америке. Пожалуй, время работы в тбилисском институте стало одним из лучших периодов для ученого-самоучки. Но в конце тридцатых годов до грузинских ученых докатилась так называемая чистка, многих арестовали. Феликс д’Эрелль вернулся во Францию, пережил фашистскую оккупацию и умер в безвестности. После окончания Второй мировой войны в медицине началась победоносная эра антибиотиков и сульфаниламидных препаратов, но в странах соцлагеря ученые по-прежнему упрямо продолжали исследовать потерявшие популярность бактериофаги.
Сталин, приглашая д’Эрелля в Советский Союз, даже не предполагал, что спустя годы его работы помогут советским ученым спасти людей. Основываясь в том числе на опыте д’Эрелля, лекарство от холеры на основе бактериофагов во время Сталинградской битвы создала Зинаида Ермольева.
— В нашей стране имеется богатый накопленный опыт применения фагопрофилактики и фаготерапии холеры, — рассказывает Анна Тюрина. — Его начало относят к работам моей землячки, работавшей в нашем противочумном институте, академика Зинаиды Виссарионовны Ермольевой и ее соратников. Благодаря массовой профилактике холерными бактериофагами удалось не допустить развития эпидемии холеры во время Великой Отечественной войны в осажденном Сталинграде. Бактериофаги эффективно использовались для обеззараживания колодцев.
Казачка, уроженка хутора Фролова Усть-Медведицкого округа области Войска Донского (ныне город Фролов Волгоградской области), Зинаида Ермольева посвятила свою жизнь борьбе с опасными инфекциями. С холерой вчерашняя выпускница Донского университета (сегодня — ФБУН «Ростовский научно-исследовательский институт микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора) столкнулась уже в двадцатых годах прошлого столетия, когда на Дону вспыхнула эпидемия холеры. Ермольева сумела выделить из водопроводной воды возбудитель, холероподобные вибрионы.
— Особенность холерных вибрионов состоит в том, что они могут вызывать различные кишечные заболевания, приобретая токсигенные свойства. Если в воде находится необходимое количество токсигенных штаммов, то можно тяжело заболеть холерой, если в воде преобладают нетоксигенные штаммы, заболевание может вызвать острые кишечные инфекции, в любом случае это большая опасность для здоровья, — объясняет Тюрина.
Ермольева, спеша определить болезнетворность обнаруженных ею вибрионов, поступила радикально — выпила инфицированную холерой воду. Увы, ее догадка об эпидемиологической опасности подтвердилась. Спустя буквально несколько часов биолог тяжело заболела. Итоги ее опыта кратко сформулированы в протоколе эксперимента: «Опыт, который едва не кончился трагически, доказал, что некоторые холероподобные вибрионы, находясь в кишечнике человека, могут превращаться в истинные холерные вибрионы, вызывающие заболевание». Так микробиолог проверила и доказала на практике гипотезу о реверсии патогенных свойств измененных штаммов холерных вибрионов.
Исследования Ермольевой составили золотой фонд изучения холеры в мировой науке. Так, именно на основании ее опытов были созданы санитарные нормы хлорирования воды, которые используются до сих пор.
— Ермольева была не просто ученым, последовательно изучающим свою тему, она была борцом, воином света во имя лучшего будущего людей, как бы пафосно это ни звучало, — говорит Тюрина. — И тогда, и сейчас результаты работы биологов в отношении бактериофагов сразу применяются на практике, полученные препараты спасают жизни и предотвращают катастрофы, и это очень мотивирует.
Наработанный Ермольевой опыт пригодился во время эпидемии холеры в Афганистане в 1939 году, когда возникла угроза проникновения инфекции в советские республики Средней Азии. Тогда Зинаиду Виссарионовну с группой советских ученых отправили в Ташкентский институт вакцин и сывороток. Результатом ее работы стал комплексный бактериофаговый препарат, который применялся для лечения сразу четырех заболеваний — холеры, сальмонеллеза, дифтерии и тифа.
Но главное свое достижение — как человека и как ученого — Ермольева совершила во время Сталинградской битвы. Находясь на передовой, не имея лаборатории, испытывая нужду в самых простых научных приспособлениях, биолог смогла создать препарат, который спас от эпидемии холеры несколько миллионов человек.
В 1942 году положение на фронте в районе Сталинграда было критическим. Фашисты подошли вплотную к Волге. Санитарное состояние города было тяжелым. «Город готовился к обороне, — вспоминала Зинаида Виссарионовна. — Через него сотни тысяч бойцов транзитом проходили к фронту, к излучине Дона, где развернулось невиданное по размаху сражение. Госпитали ежедневно принимали тысячи раненых, из города беспрерывно отходили эшелоны и пароходы на Астрахань».
Немецкое командование решило отравить воду в Сталинграде холерной палочкой. Спасти людей мог антибиотик пенициллин, который изобрел Александр Флеминг. Тогда западные страны наладили производство пенициллина, но поставить в СССР отказались. Решить проблему было поручено Зинаиде Ермольевой.
«В начале 1942 года я вернулась в Москву, — вспоминала биолог. — Однако мое пребывание было недолгим. Нарком Митерев вызвал меня и сообщил, что на территории врага началась эпидемия холеры. Инфекция распространялась быстро, надо было срочно спасать бойцов Красной армии и оставшихся в городе гражданских. Придя домой, я быстро собрала все имеющиеся у меня диагностические, лечебные и другие фаги, сыворотки и рано утром уже была в пути».
Глубокой ночью того же дня Ермольеву доставили на самолете в Сталинград. Сразу по ее приезду собралась чрезвычайная комиссия. Зинаида Виссарионовна предложила выдать холерный бактериофаг всему населению города и военным. Из Москвы в Сталинград отправили эшелон с бактериофагом, но по дороге состав разбомбили. Оставался единственный выход — организовать производство препарата на месте. Биолог решила использовать в качестве производственной базы подвал в одном из уцелевших жилых домов в Кировском районе города. Задача была невероятная, ведь, чтобы остановить эпидемию, необходимо было в условиях фронта наладить выпуск препарата в огромных, ежедневно возрастающих количествах.
По воспоминаниям очевидцев, биологи, приехавшие с Ермольевой, приносили в лабораторию плесень отовсюду — с деревьев и газонов, любых поверхностей и колодцев, выращивали ее на продуктах. Девяносто третий по счету образец — плесень со стены одного из бомбоубежищ — показал необходимую активность. Так в 1942 году появился советский отечественный препарат пенициллина «Крустозин», который спас многих раненых от смерти и инвалидности.
Через несколько месяцев в СССР приехал профессор Оксфордского университета Говард Флори, который работал над созданием собственного препарата. Он привез в Москву образцы лекарства для сравнения. Анализ показал, что пенициллин Ермольевой действовал гораздо эффективнее. Но в 1945 году Нобелевский комитет присудил премию Флори, а не Ермольевой. Увы, англичанин не смог повторить поступок российского ученого Григория Перельмана, отказавшегося от Нобелевской премии, поскольку «открытие принадлежит не только ему одному». Флори стал нобелевским лауреатом. Но он все же по достоинству оценил работу Ермольевой, назвав ее «госпожа Пенициллин». Впоследствии это прозвище прочно закрепилось в научных кругах за советским ученым.
Нож в спину
Наступили лучшие дни в году — первые дни июня. Погода стояла прекрасная; правда, издали грозилась опять холера, но жители …й губернии успели уже привыкнуть к ее посещениям. / Иван Тургенев. Отцы и дети
К середине XX века на фоне успехов медицины и создания новых эффективных антибиотиков холера, казалось, должна была уйти в прошлое навсегда — вслед за оспой и другими исчезающими инфекциями. Но болезнетворная инфекция не собирается сдавать позиции.
Добивайся доверия противника и внушай ему спокойствие;
тогда осуществляй свои скрытые планы.
Подготовив все, как подобает, нападай без колебаний
И не давай врагу опомниться
— казалось, холерный вибрион осознал древнекитайскую стратагему и действует в соответствии с нею.
Вплоть до 1961 года ученые считали возбудителем холеры лишь классический холерный вибрион, игнорируя открытие немецкого бактериолога Феликса Готшлиха. В 1905 году на карантинной станции Эль-Тор в синайской части Египта Готшлих выделил биовар V. Cholerae — биовар El Tor из кишечника умерших паломников. Впрочем, тогда сам Готшлих ошибочно признал выделенный им микроб безвредным.
В 1958—1960 годах группа советских ученых выехала в Восточный Пакистан и Афганистан, где была зафиксирована вспышка холеры.
— Тогда группу наших специалистов возглавил микробиолог, профессор Ростовского института эпидемиологии и микробиологии Александр Григорьевич Никонов. В историю науки он вошел именно как создатель препарата холерных бактериофагов с повышенной активностью, — рассказывает Тюрина.
Чтобы предотвратить эпидемию, Никонову пришлось расшифровать печальный феномен, с которым столкнулся еще д’Эрелль в 20-х годах прошлого века в Индии. Препарат из бактериофагов, разработанный французским биологом и успешно применяемый, внезапно перестал работать — больные не выздоравливали.
Ученый выяснил, что бактериофаг больше не вызывал процесс лизиса болезнетворных бактерий и холерные вибрионы спокойно размножались, не обращая ни малейшего внимания на вчерашнего убийцу. Причины, по которым бактериофаг потерял свою силу, тогда остались неисследованными. Никонову, чтобы справиться с эпидемией у границ Советского Союза, пришлось решать эту загадку. Александру Григорьевичу в соавторстве с другими учеными удалось разработать препарат холерных бактериофагов с повышенной литической активностью, эффективность которого была проверена и доказана при ликвидации вспышек в Восточном Пакистане и Афганистане.
Позднее группе советских микробиологов удалось получить бактериофаги с литической активностью, даже превосходящей фаги Никонова. Но попытка сотрудников противочумного института «Микроб» по созданию двух препаратов, содержащих поливалентные холерные фаги к разным биоварам возбудителя холеры, оказалась неудачной. При проведении испытаний в Бангладеш на фоне регидратационной терапии терапевтического эффекта данные препараты не дали. Эта и другие неудачи вызвали сомнения в отношении профилактического и лечебного применения холерных фагов, что послужило причиной прекращения исследований в данной области.
— Сейчас мы уже знаем, что бактерии, в том числе и холерные вибрионы, — те же живые организмы, способные адаптироваться к окружающей среде, к раздражающим факторам, в том числе к антибиотикам. Адаптация может передаваться у бактерий на генетическом уровне — через ген антибиотикорезистентности (устойчивости к антибиотикам). И парадокс состоит в том, что этот ген может передаваться именно фагами. Это так называемый процесс лизогенной конверсии, когда бактерии меняют свои свойства под действием дополнительного набора генов, внесенных профагом в ее клетку.
— Профаг — это…
— …геном фага, который ассоциируется с бактериальной хромосомой. Таким образом, профаг, ставший частью хромосомы клетки при размножении, реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса (растворения бактерии, фактически ее убийства), и передается по наследству. Это если вкратце говорить.
А в целом механизм действия фага бактериальной клетки — очень увлекательный и сложный процесс. Самое главное, что в создании профилактических препаратов на основе холерных бактериофагов играет большую роль строгая дифференциация вирулентной или умеренной природы фага (то есть понимание способности фага — либо убивать бактерию, либо внедряться в геном бактерии, размножаясь вместе с ней). Для этого нам необходимо знание их биологических и генетических свойств.
В 1965 году холера внезапно вспыхнула в Каракалпакской АССР, стала одной из крупнейших вспышек холеры в СССР во время седьмой пандемии. В 1970 году вспышки холеры были зарегистрированы в Одесской области, Крыму, Астраханской области, Аджарской АССР. Предположительно холерный биовар попал в СССР по Каспийскому морю из северного Ирана, где тогда свирепствовала болезнь. Из Астрахани речными судами заболевание распространилось вверх по течению Волги, в Волгоградскую и Саратовскую области. В августе холера дошла до Горького и Перми. Вспышки были зафиксированы в каспийских портах Дагестана, Азербайджана, Казахстана и Туркменистана. Был поражен и Черноморский регион — в августе и сентябре эпидемия была в Одессе, Крыму и Керчи.
— Несмотря на внезапность и серьезный масштаб, советским врачам удалось победить эпидемию быстро и с минимальными человеческими потерями. Так, в Астрахани скончался всего один ребенок, хотя заболевших было, по разным данным, от восьми сотен до тысячи человек. Это невероятное достижение для мировой практики ликвидации эпидемий. Вспышка в Одессе, крупном курорте и промышленном центре, до сих пор памятна многим. Сам факт появления смертельной инфекции стал неожиданным не только для простых обывателей, но даже для врачей, многие из которых видели холеру только в старых учебниках эпидемиологии.
— С этого момента ведется отчет последней, седьмой пандемии по холере?
— Она продолжается по настоящее время. Ее отличие — появление нетипичных генетически измененных штаммов возбудителей холеры, которые характеризуются высоким уровнем адаптации к окружающей среде и полирезистентностью к лекарственным препаратам. Увеличилось число территорий, пораженных холерой, общее число больных и тяжелых случаев холеры.
— Насколько Россия защищена от вспышки инфекции?
— В РФ эпидемиологическая ситуация по холере является стабильной, но существуют потенциальные риски завоза болезни в любую точку страны при миграции населения из неблагополучных по холере стран, в первую очередь из Азии и Африки. Также надо учитывать, что холерный вибрион удобен для биотерроризма.
Но Россия — это страна, которая имеет мощную защиту, препятствующую распространению холеры, в виде мероприятий эпидемиологического надзора за особо опасными инфекциями. На страже здоровья стоит система Роспотребнадзора с ее уникальными противочумными учреждениями. В начале XXI века в Ростовском-на-Дону противочумном институте изучение бактериофагов приобрело новое значение. Благодаря творческому подходу специалистов лаборатории бактериофагов, которую возглавляла в то время доктор медицинских наук Татьяна Александровна Кудрякова, были разработаны препараты холерного поливалентного бактериофага, активные в отношении холерных вибрионов, эффективные в плане лечения и профилактики нетипичной холеры.
Ростовский-на-Дону противочумный институт Роспотребнадзора ведет свою историю с 1912 года, с момента создания противочумной лаборатории в селе Заветном, в самом очаге Северо-Западного Прикаспия.
Биологи, работавшие на станции, изучали не только саму чуму, но и другие инфекционные болезни — благо, материал для изучения имелся. Холерный вибрион Эль-Тор, ставший причиной нынешней, седьмой пандемии холеры, попал в поле зрения ученых ростовского института еще тогда. В 1971 году ростовский вуз стал головным по мониторингу и изучению холеры. Перед научным коллективом была поставлена задача не только разработки методов диагностики заболевания и лечения, но также и создание способов специфической и неспецифической профилактики.
Результаты труда ученых ростовского института обобщены в работах, названия которых говорят сами за себя: «Холера в СССР в период седьмой пандемии», «Холера в Дагестане», «Актуальные проблемы холеры», «Механизм и диапазон изменчивости холерного вибриона». Крупнейшим достижением двадцатого столетия по оценке научного сообщества стала разработка и внедрение в практику отечественного препарата «Глюкосолан», предназначенного для оральной регидратационной терапии холеры.
В последующие десятилетия производство целевых фагов и фаговых «коктейлей» в СССР активно развивалось, работали предприятия по изготовлению препаратов на основе бактериофагов — в Уфе, Нижнем Новгороде и Перми. С 2000 года интерес к лекарственным бактериофагам в мире неуклонно растет, что в первую очередь связано с распространением резистентности бактерий к антибиотикам, поэтому фаготерапия имеет шансы занять достойное место в медицине XXI века.
— С какими сложностями вы столкнулись в данной работе, насколько бактериофаги являются изученной темой?
— Полученные на сегодняшний день результаты исследований in vitro и in vivo по применению бактериофагов для профилактики холеры свидетельствуют не только об актуальности и перспективности данного направления, но и позволяют обозначить следующие критерии конструирования таких биопрепаратов: они должны включать строго вирулентные бактериальные вирусы с широким литическим спектром по отношению к возбудителю. То есть должны гарантировано убивать возбудителей, разрушать бактериальную клетку.
Они не должны взаимодействовать с представителями нормальной микрофлоры человека; фаги должны воспроизводиться в клетке-хозяине с высоким выходом активных частиц; отобранные фаги должны сохранять литическую активность при длительном хранении лизатов. При разработке профилактических препаратов на основе бактериофагов важным этапом в технологическом процессе является как получение строго вирулентных и высокоочищенных фагов, так и оценка их безопасности и эффективности.
Кроме того, необходимо учитывать активацию бактериофагами иммунных реакций человека и вероятность их элиминации специфическими антителами. Это огромная работа, которой я хочу посвятить всю свою жизнь. Это сложный путь, к которому я готова! Мой спортивный характер и любовь к людям не даст мне повернуть назад. И, думаю, вы еще услышите о наших холерных бактериофагах, о любимом институте и о прекрасном Донском крае!
Редакция “Новости Сибири” благодарит за помощь в подготовке материала ФКУЗ Ростовский-на-Дону противочумный институт и лично Анну Владимировну Тюрину. Материал был опубликован в журнале “Сибирские Огни”, автор и главный редактор “Новости Сибири” – Яна Янушкевич – стала лауреатом литературной премии “Иду на грозу” за данный материал в 2025 г.