Сайт является результатом работы в рамках совместного исследования Российского научного фонда, Федерального агентства научных организаций и Центра стратегических разработок «Северо-Запад» по прогнозированию перспектив научного развития с целью корректировки приоритетов научных организаций.
При использовании материалов ссылка на сайт обязательна
При использовании материалов ссылка на сайт обязательна
Борьба с инфекционными заболеваниями
Основные вызовы и тенденции развития направления
Дополнительные материалы доступны по ссылке
Дополнительные материалы доступны по ссылке
Основные вызовы тематики
Вызов - крупная проблема социально-экономического, научно-технологического, экологического или иного характера, требующая принятия комплексных мер, направленных на ее решение на национальном или глобальном уровне.
«Большие вызовы» (Grand challenges) – совокупность проблем и возможностей, реакция на которые признается обществом и государством на данный период времени своей главной задачей. Вызовы относятся к разряду «больших», если обладают следующими характеристиками: (1) затрагивают ключевые общественные блага: безопасность, здоровье и качество жизни людей, доступность обществу и его членам ресурсов экономического роста и развития, устойчивость последнего, главные этические ценности; (2) несут в себе системные риски для критически важных инфраструктур и общественных систем страны, либо отражают большие потенциальные, но автоматически не реализуемые, возможноcти социально-экономического развития; (3) требуют для ответа на них коренной перестройки общественных процессов, способов действия государства, гражданского общества, бизнеса, их выхода за пределы доступных знаний, способов деятельности и комплекса используемых технологий; (4) сохраняют свою актуальность в долгосрочной перспективе; (5) достигают таких масштабов, что для ответа на них требуют системного государственного действия, выходящего за рамки отдельных ведомств и отраслей управления, как правило, разворачивающегося на разных уровнях власти, а также партнерства государства и общества; (6) зафиксированы в качестве вызовов в документах стратегического планирования и международно-правовых документах.
«Большие вызовы» (Grand challenges) – совокупность проблем и возможностей, реакция на которые признается обществом и государством на данный период времени своей главной задачей. Вызовы относятся к разряду «больших», если обладают следующими характеристиками: (1) затрагивают ключевые общественные блага: безопасность, здоровье и качество жизни людей, доступность обществу и его членам ресурсов экономического роста и развития, устойчивость последнего, главные этические ценности; (2) несут в себе системные риски для критически важных инфраструктур и общественных систем страны, либо отражают большие потенциальные, но автоматически не реализуемые, возможноcти социально-экономического развития; (3) требуют для ответа на них коренной перестройки общественных процессов, способов действия государства, гражданского общества, бизнеса, их выхода за пределы доступных знаний, способов деятельности и комплекса используемых технологий; (4) сохраняют свою актуальность в долгосрочной перспективе; (5) достигают таких масштабов, что для ответа на них требуют системного государственного действия, выходящего за рамки отдельных ведомств и отраслей управления, как правило, разворачивающегося на разных уровнях власти, а также партнерства государства и общества; (6) зафиксированы в качестве вызовов в документах стратегического планирования и международно-правовых документах.
Борьба с механизмами передачи резистентности
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Антибактериальные лекарственные средства – медикаменты, которые противостоят различного рода инфекционным заболеваниям: вызванным бактериями (антибиотики), вирусами (противовирусные препараты), грибком (противогрибковые препараты) и паразитами (противомалярийные средства).
Каждый год, по примерным подсчетам, умирает 700 тыс. человек из-за штаммов, устойчивых к лекарственным средствам.
Если не предпринять меры по борьбе с устойчивостью бактерий, то прогнозируется, что к 2050 году устойчивость приведет к ежегодной потере 10 млн. жизней, а экономические издержки для мировой экономики будут составлять 100 млрд. долларов.
Каждый год, по примерным подсчетам, умирает 700 тыс. человек из-за штаммов, устойчивых к лекарственным средствам.
Если не предпринять меры по борьбе с устойчивостью бактерий, то прогнозируется, что к 2050 году устойчивость приведет к ежегодной потере 10 млн. жизней, а экономические издержки для мировой экономики будут составлять 100 млрд. долларов.
Опережение резистентности появления антибиотиков
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Основные трудности, касающиеся разработки антибиотиков, заключаются в поиске новых классов препаратов с узким спектром действия. Исторически проще было выявить новые элементы из существующего класса, и прогресс достигался, когда новые элементы по своей эффективности превосходили оригинальные. Но новые антибиотики могут становиться неэффективными, если некоторые бактерии уже являются устойчивыми к препаратам того класса, из которых они были выведены.
Нормирование остаточных количеств антибиотиков в пищевых продуктах
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Антибиотики, содержащиеся в пищевых продуктах в количествах, превышающих допустимые
нормы, могут вызывать аллергические реакции. Кроме того, чрезмерное использование
антибиотиков приводит к резистентности микроорганизмов, появлению новых
штаммов. В настоящее время в мире уделяется пристальное внимание оценке безопасности и
контролю пищевых продуктов в отношении их контаминации с остаточными количествами антибиотиков.
нормы, могут вызывать аллергические реакции. Кроме того, чрезмерное использование
антибиотиков приводит к резистентности микроорганизмов, появлению новых
штаммов. В настоящее время в мире уделяется пристальное внимание оценке безопасности и
контролю пищевых продуктов в отношении их контаминации с остаточными количествами антибиотиков.
Совместное использование классических антибиотиков и альтернатив
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Применение только одного подхода не решит проблему. Эффективным считается именно комбинационное использование инновационных практик, основанных на последних научных достижениях.
1. Системная биология: новые направления поиска антибиотиков
Традиционные молекулярные подходы фокусировались на выявлении специфических патогенов в качестве потенциальных мишеней. Новые подходы (метаболический, иммунологический, сигнальный, регуляторный пути) предлагают новые возможности понимания действующих молекулярных сеток, образованных в результате взаимодействия между хозяином и патогеном в ответ на терапевтическое лечение.
Системная биология проливает свет на антибактериальные механизмы действия: определение носителя и гены патогенов для применения комбинационной химиотерапии в целях предотвращения устойчивости; изменение профиля препарата; обеспечения поиска новейшей антибактериальной терапии.
2. Активизация иммунной системы
Патогены бактерий могут быстро подавлять врожденные защитные механизмы и ограничить, таким образом, варианты лечения острых форм заболеваний. Иммунная реакция носителя может быть усилена через иммунологические (новейшие вакцины, модуляция врожденного иммунитета) и иммуннотерапевтические механизмы (патоген-специфические антитела). Необходима разработка патоген-специфических вакцин для защиты популяций бактерий, находящихся в группе риска, или развитие терапевтических антител (моноклональные и поликлональные) для контроля в клинических условиях инфекций с устойчивостью бактерий.
3. «Нейтрализовать, но оставить бактерию невредимой»
Новые подходы, ориентированные на факторы бактериальной вирулентности, предлагают возможности уменьшения вероятности селективного давления. Широкая база знаний о факторах вирулентности (токсины, адгезины, секреторные системы, механизмы кворум-сенсинг, биопленки) может быть использована для создания новейших подходов. В дополнение к трансляционным исследованиям необходимы новые доклинические парадигмы для их реализации в клинической практике.
4. Синтетическая микробиота и экобиологический подход
Рациональная разработка микробных популяций в виде биологических продуктов будет способствовать предотвращению или смягчению инфекционных заболеваний и их последствий. Потенциальные успехи лежат в усовершенствовании трансляционных инструментов (модели ex vivo, которые повторяют микробные экосистемы) и расширении этих подходов для лечения инфекционных заболеваний в других анатомических структурах (кожа или дыхательные пути).
5. Поиск возможностей направленного использования терапии узкого спектра действия
Снижение селективного давления возможно благодаря использованию узконаправленной терапии специфических патогенов или групп патогенов. Некоторые антибиотики узкого спектра действия становятся не подходящими для большинства инфекций из-за неэффективных диагностических возможностей. Комбинация новейших технологий (к примеру, омики) и инновационных решений практических проблем приведет к появлению инструментов экстренной диагностики в клинической практике.
6. Использование «природных хищников»
Вирулентные бактериофаги – это вирусы, которые инфицируют и уничтожают специфическую бактерию с помощью энзимов (лизины). Использование фаготерапии позволит уничтожить бактерий без ущерба для микробиоты. Улучшение в процессе производства, обеспечение качества, внимательно контролируемые исследования этих препаратов будут необходимы для успешного лечения.
7. «Обучение старых препаратов новым трюкам»
Изменение степени дозирования, продолжительности и способов приема, а также применение комбинированной терапии в соответствии с фармакокинетикой и фармакодинамикой имеет шанс подавить рост устойчивости и минимизировать токсичность. Необходимо также исследовать те антибиотики, применение которых не ограничены контролирующими органами для лечения серьезных инфекций.
1. Системная биология: новые направления поиска антибиотиков
Традиционные молекулярные подходы фокусировались на выявлении специфических патогенов в качестве потенциальных мишеней. Новые подходы (метаболический, иммунологический, сигнальный, регуляторный пути) предлагают новые возможности понимания действующих молекулярных сеток, образованных в результате взаимодействия между хозяином и патогеном в ответ на терапевтическое лечение.
Системная биология проливает свет на антибактериальные механизмы действия: определение носителя и гены патогенов для применения комбинационной химиотерапии в целях предотвращения устойчивости; изменение профиля препарата; обеспечения поиска новейшей антибактериальной терапии.
2. Активизация иммунной системы
Патогены бактерий могут быстро подавлять врожденные защитные механизмы и ограничить, таким образом, варианты лечения острых форм заболеваний. Иммунная реакция носителя может быть усилена через иммунологические (новейшие вакцины, модуляция врожденного иммунитета) и иммуннотерапевтические механизмы (патоген-специфические антитела). Необходима разработка патоген-специфических вакцин для защиты популяций бактерий, находящихся в группе риска, или развитие терапевтических антител (моноклональные и поликлональные) для контроля в клинических условиях инфекций с устойчивостью бактерий.
3. «Нейтрализовать, но оставить бактерию невредимой»
Новые подходы, ориентированные на факторы бактериальной вирулентности, предлагают возможности уменьшения вероятности селективного давления. Широкая база знаний о факторах вирулентности (токсины, адгезины, секреторные системы, механизмы кворум-сенсинг, биопленки) может быть использована для создания новейших подходов. В дополнение к трансляционным исследованиям необходимы новые доклинические парадигмы для их реализации в клинической практике.
4. Синтетическая микробиота и экобиологический подход
Рациональная разработка микробных популяций в виде биологических продуктов будет способствовать предотвращению или смягчению инфекционных заболеваний и их последствий. Потенциальные успехи лежат в усовершенствовании трансляционных инструментов (модели ex vivo, которые повторяют микробные экосистемы) и расширении этих подходов для лечения инфекционных заболеваний в других анатомических структурах (кожа или дыхательные пути).
5. Поиск возможностей направленного использования терапии узкого спектра действия
Снижение селективного давления возможно благодаря использованию узконаправленной терапии специфических патогенов или групп патогенов. Некоторые антибиотики узкого спектра действия становятся не подходящими для большинства инфекций из-за неэффективных диагностических возможностей. Комбинация новейших технологий (к примеру, омики) и инновационных решений практических проблем приведет к появлению инструментов экстренной диагностики в клинической практике.
6. Использование «природных хищников»
Вирулентные бактериофаги – это вирусы, которые инфицируют и уничтожают специфическую бактерию с помощью энзимов (лизины). Использование фаготерапии позволит уничтожить бактерий без ущерба для микробиоты. Улучшение в процессе производства, обеспечение качества, внимательно контролируемые исследования этих препаратов будут необходимы для успешного лечения.
7. «Обучение старых препаратов новым трюкам»
Изменение степени дозирования, продолжительности и способов приема, а также применение комбинированной терапии в соответствии с фармакокинетикой и фармакодинамикой имеет шанс подавить рост устойчивости и минимизировать токсичность. Необходимо также исследовать те антибиотики, применение которых не ограничены контролирующими органами для лечения серьезных инфекций.
Появление штаммов-возбудителей новых инфекций
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Потребление антибиотиков в ненормируемых областях
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Согласно данным по 71 стране, в период 2000-2010 гг. мировое потребление антибиотиков выросло на 30%, с 50 млрд. до 70 млрд. единиц. Пенициллины и цефалоспорины составили 60% всех потребляемых в 2010 г. антибиотиков. Этот показатель увеличился на 41% по сравнению с 2000 г. Многие антибиотики, входящие в этот класс, являются препаратами первой линии. Для двух других классов антибиотиков, карбапенемов и полимиксинов, заметен рост устойчивости на 40% и 13% соответственно.
Использование антибиотиков в сельском хозяйстве
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Более 70% антибиотиков, предназначенных для человека, используются преимущественно в сельском хозяйстве.
Использование противобактериальных препаратов в выращивании овощей и фруктов угрожает здоровью человека и животных. В декабре 2015 года были проанализированы 280 экспертных публикаций PubMed, касающихся проблемы потребления антибиотиков в сельском хозяйстве: среди 139 публикаций 5% заявили об отсутствии причинно-следственной связи между применением антибиотиков в животноводстве и развитием устойчивости у человека. В то время как три четверти работ отметили существование такой связи.
Мировое потребление антибиотиков в животноводстве в 2010 г. было оценено в 63,2 тыс. тонн, что соответствует 2/3 от 100 тыс. тонн всех произведенных в мире антибиотиков ежегодно. Прогнозируется, что к 2030 г. потребление вырастет до 105, 6 тыс. тонн. в год.
Использование противобактериальных препаратов в выращивании овощей и фруктов угрожает здоровью человека и животных. В декабре 2015 года были проанализированы 280 экспертных публикаций PubMed, касающихся проблемы потребления антибиотиков в сельском хозяйстве: среди 139 публикаций 5% заявили об отсутствии причинно-следственной связи между применением антибиотиков в животноводстве и развитием устойчивости у человека. В то время как три четверти работ отметили существование такой связи.
Мировое потребление антибиотиков в животноводстве в 2010 г. было оценено в 63,2 тыс. тонн, что соответствует 2/3 от 100 тыс. тонн всех произведенных в мире антибиотиков ежегодно. Прогнозируется, что к 2030 г. потребление вырастет до 105, 6 тыс. тонн. в год.
Циркуляция эмерджентных возбудителей
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Измерение количества выброшенных в окружающую среду метаболитов микробной клетки
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Попадание мизерных доз остаточных количеств антибиотиков в окружающую среду
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Снятие с производства гелиомицина
По результатам анкетирования, %
N=21
N=21
Мегатренды
Мегатренды – формирующиеся в течение многих десятилетий крупные изменения, которые оказывают воздействие на широкий спектр сфер деятельности и процессов, на восприятие и мировоззрение человека. Сформировавшись, мегатренды становятся движущими силами основных научных и общественных тенденций.
Поиск новых мишеней для применения антимикробных средств
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Использование новых мишеней позволит получить следующий класс лекарственных средств
Клиническое внедрение новых химических соединений
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Разработка каждого последующего поколения антибиотиков становится более затратным для производителя. Сегодня исследования фокусируются либо на создании препаратов на базе предыдущих классов антибиотиков, либо на разработке новых природных и синтетических соединений на базе инновационных платформ.
В декабре 2014 г. не менее 37 новых антибиотиков находилось на стадии утверждения Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration, FDA). Из этого списка 20 препаратов являются потенциально успешными против грамотрицательных патогенов (энтеробактерии и БЛРС), вызывающих наибольшее беспокойство.
С 2000 г. появилось только пять классов антибиотиков, из которых ни один не был направлен на борьбу с грамотрицательными бактериями. При этом с 2007 г. общее количество заявок на патенты по исследованиям в области антибиотиков снизилось на 34,8%.
В декабре 2014 г. не менее 37 новых антибиотиков находилось на стадии утверждения Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration, FDA). Из этого списка 20 препаратов являются потенциально успешными против грамотрицательных патогенов (энтеробактерии и БЛРС), вызывающих наибольшее беспокойство.
С 2000 г. появилось только пять классов антибиотиков, из которых ни один не был направлен на борьбу с грамотрицательными бактериями. При этом с 2007 г. общее количество заявок на патенты по исследованиям в области антибиотиков снизилось на 34,8%.
Борьба с резистентностью. Поиск антибиотиков, с минимальным риском развития резистентности
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Совершенствование методов моделирования биологических систем (биопленки, клеточной стенки и т.д.) для проведения на них исследований лекарственных препаратов
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Поиск альтернативных антибиотикам методов лечения инфекционных заболеваний и мишеней для действия препаратов
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Фаготерапия – природные или лабораторные вирусы, которые атакуют бактерию;
Лизины – энзимы, которые оказывают быстрое воздействие на бактерию;
Антитела – присоединяются к конкретной бактерии, не давая ей вызывать заболевание;
Пробиотики – препятствуют колонизацию кишечника бактерией;
Иммуностимуляция – повышает ествественный иммунитет пациента;
Пептиды животного происхождения, противостоящие инфекции.
Энзибиотики, гибрид энзима и антибиотика.
Основными характеристиками энизибиотиков являются:
- новый подход к антибактериальному действию.
- способность убивать устойчивых к антибиотикам бактерий,
- низкая вероятность развития бактериальной резистентности.
Лизины – энзимы, которые оказывают быстрое воздействие на бактерию;
Антитела – присоединяются к конкретной бактерии, не давая ей вызывать заболевание;
Пробиотики – препятствуют колонизацию кишечника бактерией;
Иммуностимуляция – повышает ествественный иммунитет пациента;
Пептиды животного происхождения, противостоящие инфекции.
Энзибиотики, гибрид энзима и антибиотика.
Основными характеристиками энизибиотиков являются:
- новый подход к антибактериальному действию.
- способность убивать устойчивых к антибиотикам бактерий,
- низкая вероятность развития бактериальной резистентности.
Поиск антибиотиков среди культивируемых природных источников
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Развитие науки об углеводах (гликонаука) и внедрение гликотехнологий
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Использование альтернативных способов доставки антимикробных препаратов (липосомы)
По результатам анкетирования, %
N=20
N=20
Семантический анализ высоко цитируемых статей (10% самых цитируемых статей от общего количества, при генеральной совокупности >5000, иначе первые 500 статей), опубликованных в период 1990-2004 гг.
По данным Web of Science
Точки раскрашены в цвета кластеров, построенных на близком семантическом расстоянии друг от друга. Размер точки показывает частоту употребления слова в статьях
Точки раскрашены в цвета кластеров, построенных на близком семантическом расстоянии друг от друга. Размер точки показывает частоту употребления слова в статьях
Семантический анализ высоко цитируемых статей (10% самых цитируемых статей от общего количества, при генеральной совокупности >5000, иначе первые 500 статей), опубликованных в период 2005-2016 гг.
Точки раскрашены в цвета кластеров, построенных на близком семантическом расстоянии друг от друга. Размер точки показывает частоту употребления слова в статьях
Таймлайн развития основных событий борьбы с инфекционными заболеваниями
Источник: ЦСР "Северо-Запад" по результатам анкетирования, интервью, экспертных семинаров
Таймлайн развития основных событий борьбы с инфекционными заболеваниями
Источник: ЦСР «Северо-Запад» по материалам The Review on Antimicrobial Resistance, WHO Europe, Institute and Faculty of Actuaries, The White House, OECD
