Главная/ О центре/Актуальная информация/ Туберкулёз

Туберкулёз

Исследование микобактерии туберкулёза не относится к приоритетным направлениям ГНЦ ВБ «Вектор», однако работы, начатые в 1999 году, продолжаются и приносят свои результаты.

Микобактерии туберкулёза были открыты более 100 лет назад, однако до сих пор эта болезнь остаётся одной из самой серьёзных социальных болезней. В отличие от многих других опасных инфекций, туберкулёз особенно опасен ещё и тем, что передаётся воздушно-капельным путём. Более того, на сегодняшний момент совершенно точно доказано, что для инфицирования микобактериями туберкулёза совсем не обязательно, чтобы имел место прямой контакт с больным человеком – инфицирование может произойти, если вы посещаете одни и те же места с больным туберкулезом – поликлиники, магазины, кинотеатры... Особенно «охотно» туберкулёз поражает людей с ослабленной иммунной системой.

В 90-е годы в ряде регионов мира, таких как Африка, территория бывшего Советского Союза, начался стремительный рост числа заболеваний туберкулёзом, но не просто туберкулёзом, а туберкулёзом с множественной лекарственной устойчивостью. Что это значит? Микобактериями туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью называются штаммы, которые устойчивы как минимум к изониазиду и рифампицину – двум самым мощным противотуберкулезным препаратам. Противотуберкулёзные препараты делятся на два ряда, или линии. К первой линии относят четыре препарата рутинного использования, которые назначают для лечения в первую очередь. Такая комбинация позволяет резко уменьшить вероятность возникновения мутаций, а значит, позволяет снизить вероятность появление лекарственно устойчивых вариантов, и в то же время, эти препараты достаточно доступны, дешёвы и т.д. Но когда оказывается больной, у которого лекарственно устойчивый туберкулёз, то тогда препараты первого ряда уже не действуют, а значит, приходится использовать резервные препараты второго ряда. Спектр антимикробного действия у них шире, по цене они дороже и вызывают больше побочных эффектов. И, соответственно, если они не помогают, то используют препараты условно «третьего ряда», но у них спектр противомикробного действия ещё шире, а это означает, что лечение становится всё менее и менее эффективным против туберкулёза и начинает воздействовать на всю микрофлору организма. При этом у ряда микобактерий туберкулёза возникает устойчивость не только к двум, а к трём, четырём антибиотикам и эта проблема стала настолько острой, что в октябре 2006 г., т.е. совсем недавно, ВОЗ ввела в обращение новый термин – туберкулёз с широкой лекарственной устойчивостью. Такие формы туберкулеза устойчивы не только к препаратам первой, но и второй линии, соответственно выбор схем лечения туберкулеза с широкой лекарственной устойчивостью очень ограничен.

Лекарственно устойчивые штаммы туберкулёза возникают естественным путём в ходе спонтанного мутагенеза как ответная реакция на введение антибиотиков. Они, как правило, обладают слабым фитнесом, т.е. они медленнее растут, слабее размножаются, у них нет других преимуществ, за исключением устойчивости к антибиотикам. И, соответственно, первоначальная стратегия при столкновении с лекарственно устойчивыми штаммами заключалась в том, чтобы, во-первых, антибиотики, направленные на лечение туберкулёза, были изъяты из широкой сети обращения и использовались только в специализированных учреждениях и, во-вторых, курс лечения проводился особым образом: сначала больного лечили антибиотиками, потом делали перерыв, за это время оставшиеся лекарственно чувствительные штаммы начинали доминировать, соответственно вытесняя лекарственно устойчивые варианты, затем опять проводили химиотерапию, достигали хороших результатов, что снова приводило к появлению лекарственно устойчивых штаммов, снова делали перерыв и так до полного излечения. Но потом оказалось, и обнаружили это, прежде всего в Африке, что такие проблемы как СПИД, который поражает иммунную систему, приводят к значительному росту числа лекарственно устойчивых штаммов. Причём если раньше эти штаммы были в основном в лечебных учреждениях, то теперь они стали обнаруживаться во всей популяции. И наиболее распространённая на сегодняшний день теория, для которой находится всё больше и больше подтверждений, заключается в том, что для того, чтобы лекарственно устойчивые штаммы вырвались в популяцию, они должны пройти несколько циклов размножения в организме со слабой иммунной системой, а именно такими объектами являются, прежде всего, больные СПИДом. Далее обнаружилось, что в странах, где происходят колоссальные социальные пертурбации, где всё рушится, возникает большая прослойка бедных, социально дезориентированных людей, у которых доходы ниже прожиточного реального минимума и иммунная система ослаблена, и такие люди тоже становятся тем резервуаром, в котором лекарственно устойчивые штаммы могут адаптироваться и приобрести такие преимущества, которые позволяют им конкурировать с лекарственно чувствительными штаммами. Таким образом с появлением и распространением СПИДа в мире, а также с началом таких крупных социальных потрясений, как в бывших странах СНГ, появились две большие зоны, включающие Африку, Азию, страны СНГ, где лекарственно устойчивые штаммы стали стремительно распространяться.

И тогда первыми забеспокоились международные организации, потому что эпидемия любого заболевания, в том числе и туберкулёза, в одной стране, является проблемой многих. В данном случае это было связано и усугублялось миграцией, поскольку открылись все ворота, люди стали эмигрировать из бывшего Советского Союза, и в Западной Европе вдруг стали обнаруживать те генотипы туберкулёза, которые раньше там не регистрировались.

Ситуация ещё более осложнилась после того, как были обнаружены особые штаммы, у которых очень специально устроен геном и которые мало того, что мутируют, как и все микобактерии туберкулёза, но ещё и очень быстро адаптируются к новым условиям. Эти штаммы получили название «пекинские», из-за того, что они впервые были идентифицированы голландскими учёными в изолятах, полученных от больных в Пекинском национальном институте здоровья. Потом оказалось, что ареал распространения этих штаммов очень широк, это не только Китай, но и Монголия, а также территория бывшего Советского Союза вплоть до Прибалтики, и другие страны и регионы, вплоть до Америки. Отслеживая эти штаммы, удалось установить пути их распространения. В частности, в Германии, где ситуация по туберкулёзу очень благополучная, заболеваемость составляет всего 5 случаев на 100 000 населения, а медицина нацелена на быстрое выявление, лечение и изучение этого заболевания, на основании эпидемиологического расследования с использованием молекулярно-генетических методов были установлены случаи заболевания, источником которых оказались иммигранты из Казахстана. Таким образом, проблема лекарственно устойчивого туберкулёза касается не только России, но является международной.

Несмотря на то, что со дня открытия туберкулёза прошло уже больше ста лет, микобактерия хорошо изучена, известен и расшифрован её геном, но, тем не менее, мы пока не имеем надёжных средств вакцинации от туберкулёза. Спектр имеющихся лекарственных препаратов из-за проблемы лекарственной устойчивости приходится постоянно расширять и модифицировать, и ещё одна большая проблема – это проблема ранней диагностики туберкулёза.

Кох, открыватель туберкулёза, получивший за это Нобелевскую премию, был уверен, что можно быстро справиться с этой инфекцией. Но оказалось, что вакцина Коха защиты не даёт. Тогда появилась другая вакцина, БЦЖ, но она защищает только детей, а после 14 лет – что её вводи, что ни вводи – защиты нет. Кроме того, эффективность использования этой вакцины значительно меняется в зависимости от географического региона. В некоторых странах она обеспечивает высокую защиту детей – до 80%, а в других – 0%. К этому могли привести очень многие факторы. БЦЖ отличается от диких штаммов туберкулёза, у неё отсутствует фрагмент генома, и соответственно, несколько десятков генов у БЦЖ нет. В каждой стране штаммы для производства вакцины свои, единого мирового стандарта нет. По утверждениям специалистов-фтизиатров, наблюдается неуклонный рост осложнений при вакцинации БЦЖ. В чём причины? Они могут быть разнообразными. Может быть, сам ребёнок и его состояние, потому что в последнее время возросло число патологий среди новорождённых. Может быть, вакцинный штамм. Вакцинные штаммы строго контролируют по всем стандартным микробиологическим параметрам, но эти параметры не позволяют учитывать генотипические варианты. Так, во Франции на сегодняшний день идентифицировано не менее четырех штаммов БЦЖ, которые используют для вакцинации, в России – около двадцати. Поскольку при производстве штамм контролируется не на генетическом уровне, то не исключено, что на генетическом уровне могут происходить изменения и некоторые из них могут привести к не очень хорошим свойствам, которые, в свою очередь, и приводят к осложнениям. Возможно. Этого никто не проверял. Мы готовы принять участие в таких исследованиях, и мы могли бы найти те нуклеотидные замены, которые не должны присутствовать в исходном штамме, и создать устройство, с помощью которого можно было бы контролировать штаммы в ходе производства. Это позволяло бы проводить более глубокий независимый внутренний производственный контроль. Это в любом случае необходимо делать и, безусловно, это будет сделано, потому что любые живые вакцины требуют такого контроля. Всё в этом мире меняется, хотим мы или нет, это естественный, неизбежный процесс, возникают мутации, приобретаются какие-то селективные преимущества, иногда эти селективные преимущества срабатывают в организме, и это может привести к осложнениям. Такие работы – составление генетических портретов вакцинных штаммов - необходимы для практического здравоохранения и весьма интересны с научной точки зрения.

Следующая проблема – диагностика. Для детей это – реакция Манту, для взрослых – флюорография или томография. В ходе наших исследований и в ходе общения с коллегами, мы поняли, что реакция Манту имеет весьма условное диагностическое значение. Во-первых, реакция Манту не однозначна и существенно зависит от иммунного статуса человека. Во-вторых, она не всегда обладает высокой специфичностью и чувствительностью и не может отличить иммунитет, полученный при вакцинации БЦЖ, от дикой бактерии. Ведь реакция Манту – это суммарные белки от БЦЖ, и если вы вакцинированы БЦЖ, то они пересекаются с белками, полученными при прививке, появляется папула, на основании чего возникает подозрение, и надо проводить исследования дальше, тщательно проверять, что же происходит в организме. Чувствительность реакции Манту очень высока, а специфичность очень низкая, по оценкам некоторых специалистов она составляет всего 8-20%. Если же ещё накладывается коассоциированная инфекция – ВИЧ, или гепатит, или респираторные заболевания, то это вносит ещё большую путаницу. Поэтому в случае положительной реакции Манту необходимо провести подтверждающие диагностические анализы с помощью более совершенных методов. Если же говорить о флюорографии или результатах томографических исследований, то они выдают уже патологию. Т.е. это, безусловно, очень нужная, но уже не ранняя диагностика.

«Вектор» никогда не был каким-то микробиологическим центром, и исследования туберкулёза не были магистральным направлением наших исследований, но, тем не менее, когда мы этой проблемой занялись, и нас поддержали из разных фондов, в том числе международных, то нам удалось занять своё, вполне достойное место. «Вектор» нашёл свою нишу в использовании молекулярно-эпидемиологических методов для изучения проблемы туберкулёза. И здесь он оказался полезен, потому что на «Векторе» существовали и существуют кадры, которые в состоянии освоить самые сложные молекулярно-биологические методики, была внешняя поддержка, и мы оказались весьма полезными для партнёров, потому что мы могли и умели делать то, чего не могли сделать они сами. Система фтизиатрической службы подразумевает наличие больниц, стационаров, которые работают по строго утверждённым методикам. Головными кураторами фтизиатрической службы являются Центральный НИИ туберкулёза и региональные НИИ туберкулёза, в частности, такой Институт есть и в Новосибирске. Они обязаны курировать лечебные учреждения, следить за тем, как они лечат, насколько адекватно утверждённым методикам. Сами они, конечно, тоже разрабатывают новые схемы лечения. Основные задачи фтизиатрической службы – это лечение и создание методов лечения, и кооперативное сотрудничество с любыми учреждениями для изучения самого патогенеза этого заболевания. С молекулярными биологами фтизиатрическая служба начала сотрудничать в 90-е годы и «Вектор», приступивший к этим работам в 1999 году, оказался на высоте.

В то время руководство «Вектора» искало источники внешнего финансирования, а одним из приоритетных направлений международных фондов, которые финансировали научные работы в России, был туберкулёз. Начиналось же всё с одного «провального» дела: необходимо было собрать коллекцию штаммов для того, чтобы на этих штаммах проверить новые биочиповые технологии – работают они или не работают, но за это не собирались платить деньги, только материалы – реактивы, пипетки и т.д., и получилось так, что подвизались на это дело многие, а исхитрились и выполнили эту работу только мы. Набрали несколько десятков штаммов и как позже оказалось, это было как раз то, что нужно – ключевые штаммы. Дальше начались совместные исследования с Институтом молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта. И тогда возникла тема, которая была энергично поддержана – использование биочиповой технологии при ранней диагностике лекарственно устойчивого туберкулёза. Мы оказались в соисполнителях, нам были выделены средства, благодаря которым лаборатория и пережила наиболее трудные годы. Здесь нам удалось получить хорошие результаты: мы адаптировали новую биочиповую технологию к массовому применению. Например, мы научились эти биочипы регенирировать, т.е. использовать несколько (до 7 раз) раз без снижения качества результата, что снижает стоимость такого чипа почти в 10 раз и делает анализ доступным для большой сети учреждений.

Далее работы по ранней диагностике были продолжены. На тот момент мы исходили из того, что любая диагностика должна быть доступна, в том числе и экономически, быстра и достоверна. Если взять диагностические методы, которые уже были разработаны – реакция Манту, иммуноферментный анализ (ИФА), ПЦР-анализ, то однозначного результата они не давали, одни – из-за низкой чувствительности, другие – из-за низкой специфичности. И мы, что называется, «начали с начала» - детально проработали литературу, чтобы понять, а что вообще творится в этой области. И выяснилось, что у микобактерии туберкулёза более 1500 белков, но из них функционально значимых для практики около 200, а среди этих 200 есть два белка, всего два(!), которые позволяют достичь и специфичности, и чувствительности анализа на уровне 96-100%. Но не в традиционных на тот момент технологиях, а в новых – Т-клеточных технологиях. Суть их в следующем: когда в организм попадает какой-то возбудитель, на него реагируют, прежде всего, именно Т-клетки иммунной системы, которые в результате сложного взаимодействия образуют Т-клеточные комплексы. Эти комплексы отличаются от других и могут быть определены высокоспецифичными методами. И оказалось, что в случае туберкулёза Т-клеточный комплексы образуется именно с двумя видоспецифическими только для микобактерий туберкулёза секреторным белками. При этом исключается образование комплекса с белками каких-либо сопутствующих заболеваний, таких как гепатит или ВИЧ. Это позволяет на очень ранних стадиях определить, инфицирован человек или нет, потому что с помощью этого метода можно найти всего одну клетку макрофага, инфицированную микобактерией туберкулеза, когда ещё цитология и флюорография чистая, антител тоже нет, а человек уже является инфицированным. И если у вас обнаруживается 1-5 таких клеток, вы уже должны встать на учёт. И что ещё очень важно, Т-клеточные технологии различают иммунные ответы на белки, введённые при вакцинации БЦЖ и белки «диких» штаммов.

Т-клеточные технологии предоставляют практическим врачам и учёным огромные возможности и могут использоваться для очень широкого применения. Доработка и сертификация этой технологии потребует финансовой поддержки и времени – 3-4 года. Кроме того, для внедрения Т-клеточных технологий потребуется, соответствующая приборная база, а эти приборы достаточно дороги (сейчас есть несколько таких приборов в Москве, а у нас в Сибири один прибор в Институте иммунологии в Новосибирске и у нас, на «Векторе», т.е. всего два прибора на всей территории от Урала до Дальнего Востока). Ещё одна особенность Т-клеточных технологий – для них необходимы живые клетки. Естественно, они требуют и особо бережного отношения. Т.е. это - новый уровень развития диагностических лабораторий. Однако общемировая тенденция заключается в том, что дорогостоящее оборудование не может быть доступно каждой больнице. Им оснащаются какие-то межрегиональные центры. И таким образом, возникает только организационный вопрос – как быстро и каким образом доставлять образцы в эти центры. В Германии пациенты, чтобы сдать аналогичный анализ, выезжают за 100-200 км, а это огромное расстояние по масштабам Германии, либо образец передаётся в специализированный диагностический центр, потому что далеко не любая клиника «потянет» такое клиническое оборудование. Отсюда возникает система использования диагностических методов: с начала используются самые простые и дешёвые методы, далее – более сложные и дорогостоящие, и, наконец, дело может дойти и до очень специфических и дорогих технологий, когда надо уже окончательно поставить диагноз или вести мониторинг за конкретным больным.

В России Т-клеточные технологии пока не внедрены. А в мире эти технологии уже внедрены в Германии и США, в специализированных крупных центрах, что надо делать и нам. Там не только есть центры, но действует система иммунологического мониторинга и система мониторинга генотипов микобактерии туберкулёза. Это позволяет реально оценивать эффективность всех противотуберкулёзных мероприятий, позволяет изучать процессы, которые реально происходят с микобактерией туберкулёза, вовремя выявлять эпидемические очаги, а не работать, как это делали раньше, по территориям в целом.

Работы по изучению туберкулёза всегда велись учёными «Вектора» в плотном контакте с фтизиатрической службой. В частности, с Новосибирским НИИ туберкулёза, зона ответственности которого простирается от Урала и до Дальнего Востока. Возглавляет его профессор Краснов. У нас готовятся к выходу совместные публикации, в которых мы оценили эпидемиологическую ситуацию в Новосибирской области, оценили генетическое разнообразие штаммов микобактерий туберкулёза, которые здесь циркулируют, попытались изучить взаимосвязи между клиническими проявлениями и какими-то специальными генетическими структурами или генотипом, чтобы дать какой-то инструмент для того, чтобы оценить процесс, который происходит. Аналогичные творческие очень хорошие связи у нас с городским противотуберкулёзным диспансером. Совместно мы тоже выполнили ряд совместных исследований, часть из которых была опубликована. Цель работ – изучить эффективность применения новых технологий для определения лекарственной устойчивости микобактерий туберкулёза. Не менее интересные работы проводятся у нас и с Сибирским государственным медицинским университетом.

Осенью 2007 года мы были приглашены для работы в Туберкулёзном кластере. Туберкулёзный кластер – это российское добровольное сообщество учёных, работающих над проблемой туберкулёза. Они устраивают меж собой взаимный обмен информацией, координируют свои усилия и в том числе пытаются лоббировать в хорошем смысле этого слова интересы своего научного сообщества в государственных кругах. Пригласили нас, т.к. знали по работам и, кроме того, поступили рекомендации из разных источников. В работе кластера принимали участие и ведущие специалисты из Европы, и наиболее сильные группы, занимающиеся изучением молекулярной эпидемиологии туберкулёза из Центрального НИИ туберкулёза, из Санкт-Петербурга, Московского института им. Сеченова, СО РАМН. Прошло это в виде двухдневной конференции, были представлены результаты по эпидемиологии и молекулярной иммунологии туберкулёза в Европе по разным странам, по возможным подходам к поиску вакцинных препаратов, прозвучали доклады москвичей, санкт-петербуржцев, наш доклад, схлестнулись разные точки зрения по научным концепциям. Наш доклад вызвал большой интерес и у представителей Европейского бюро ВОЗ, которые принимали участие в работе кластера. Результатом работы кластера явилось соглашение, в котором определилась цель его работы, определены координаторы, в частности, по Новосибирску и Западной Сибири координатором определён С.И.Татьков, что, несомненно, свидетельствует о высокой оценке работ, проведённых учёными «Вектора». Ну, а каким будет продолжение работ и будет ли оно вообще – покажет время.