home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 083192 / 0831350.000 < prev    next >
Text File  |  1993-04-08  |  11KB  |  229 lines

  1.                                                                                 MEDICINE, Page 62Attack of the Superbugs
  2.  
  3.  
  4. In the battle against old scourges, magic bullets are losing
  5. their power, and invisible legions of drug-resistant microbes
  6. are again on the march
  7.  
  8. By J. MADELEINE NASH CHICAGO -- With reporting by Dick
  9. Thompson/Washington
  10.  
  11.  
  12.     The advent of penicillin drugs in the early 1940s ushered
  13. in a triumphant era of medicine. With stunning speed,
  14. pharmaceutical chemists armed doctors with one antibiotic after
  15. another, giving them an arsenal of magic bullets to knock out
  16. the germs that cause everything from pneumonia to gonorrhea. It
  17. was only a matter of time, it seemed, before all infectious
  18. diseases would be conquered.
  19.  
  20.     But now the invisible legions of malevolent microbes are
  21. fighting back, and medicine is no longer so confident of winning
  22. the battle. Not only have many diseases caused by viruses, such
  23. as AIDS, proved to be extraordinarily difficult to cure, but
  24. even old, easily treated bacterial ailments do not always
  25. respond to drugs as they once did. Using marvelous powers of
  26. mutation, some strains of bacteria are transforming themselves
  27. into new breeds of superbugs that are invulnerable to some or
  28. all antibiotics.
  29.  
  30.     The most publicized superbugs are the strains of
  31. drug-resistant tuberculosis bacteria that have caused outbreaks
  32. of the disease in U.S. hospitals and prisons over the past few
  33. years. And in a sobering series of articles in the current
  34. Science magazine, researchers point out that the problem of drug
  35. resistance is not limited to a few germs but spans an entire
  36. spectrum of disease-causing microbes, including those
  37. responsible for gonorrhea, meningitis, streptococcal pneumonia
  38. and staphylococcus infections. "Bacteria are cleverer than men,"
  39. says Dr. Harold Neu of Columbia University's medical school.
  40.  
  41.     In the U.S., superbugs have not yet caused large
  42. epidemics. The total number of tuberculosis cases reported last
  43. year was 26,283, up from a low of 22,000 in 1984, but still well
  44. below the 84,000 recorded in 1953. However, scientists are
  45. worried about the future. "We forgot that microbes are restless
  46. and that they would counterattack," says Richard Krause, a
  47. senior scientific adviser to the National Institutes of Health.
  48. "That was incredible hubris on our part."
  49.  
  50.     In the world's poorer countries, the fight against
  51. infectious disease is already a disaster. Malaria, tuberculosis,
  52. cholera and dysentery may claim more than 10 million lives each
  53. year. While inadequate medical care and sanitation are mainly
  54. responsible for the death toll, increasing microbial resistance
  55. to drugs is making a bad situation worse. The antimalarial drug
  56. chloroquine is no longer broadly effective, and even the newest
  57. substitute, mefloquine, is encountering resistance from some
  58. strains of the malarial parasite.
  59.  
  60.     Antibiotic-proof bacteria are spreading around the globe
  61. because of the enormous increase in tourism and business travel
  62. in recent decades. Last month a woman came to a New York City
  63. emergency room with a strain of cholera picked up in Ecuador
  64. that was impervious to a variety of antibiotics.
  65. Penicillin-resistant strains of gonorrhea, originally noted in
  66. Africa around 1976, have cropped up in the Philippines, Thailand
  67. and the Washington Heights section of New York City. Public
  68. health officials are particularly concerned about potentially
  69. fatal forms of dysentery in Central and South America that are
  70. resistant to half a dozen drugs.
  71.  
  72.     Quite possibly the earth's most ancient life-forms,
  73. bacteria are experts at the game of survival. Throw a bunch of
  74. them onto an ice floe or into the steaming heart of Old
  75. Faithful, and one or another of the unicellular beasties will
  76. probably turn out to possess a critical trait that enables it
  77. to live through the ordeal and pass that trait on to trillions
  78. of descendants, a rapid example of evolution through natural
  79. selection. Just as predation by lions has gradually increased
  80. the swiftness of gazelles, the use of antibiotics has spurred
  81. the emergence of bacteria that can effectively counter those
  82. potent poisons. But bacteria multiply so quickly that they
  83. evolve much faster than gazelles.
  84.  
  85.     When a microbe replicates itself over many generations,
  86. mutations in the DNA that forms the organism's genetic blueprint
  87. can sometimes make it safe from an antibiotic. If, for example,
  88. the drug kills the bacterium by latching onto a specific
  89. molecule on its cell wall, a change in that molecule could make
  90. it impossible for the antibiotic to stick to its target. It's
  91. something like the protect-the-perimeter strategy used by
  92. defenders of ramparts on medieval fortresses. In other cases,
  93. says Neu, the bacteria develop enzymes capable of destroying the
  94. antibiotics and even molecular pumps that expel the drugs from
  95. the cell. The most recent example of bacterial resourcefulness
  96. came to light only two weeks ago. By deleting a single gene, an
  97. English-French research team announced, certain strains of the
  98. TB germ have protected themselves from isoniazid, currently the
  99. major weapon against this resurgent disease.
  100.  
  101.     Once a bacterium has a protective combination of genes,
  102. they are duplicated every time the bacterium reproduces itself.
  103. Moreover, the microbe can pass its genetic shield to a different
  104. strain of bacteria through a process called conjugation, the
  105. bacterial equivalent of sex. In addition to exchanging DNA in
  106. the form of chromosomes, conjugating bacteria can swap smaller
  107. snippets of DNA called plasmids. Like viruses, plasmids make
  108. exceedingly effective shuttles for carrying drug-resistant
  109. traits from one bacterium to another.
  110.  
  111.     Overuse of antibiotics has accelerated the evolution of
  112. superbugs, and hospitals, in particular, are major breeding
  113. grounds. For decades, surgeons and internists have fought
  114. infections in some extremely ill patients with massive doses of
  115. antibiotics, and when one drug didn't work, they tried another
  116. and another. From the standpoint of their individual patients,
  117. the physicians could do no better. The consequences for society
  118. as a whole, however, are troubling. Stubborn strains of bacteria
  119. resistant to many different antibiotics have taken up permanent
  120. residence in hospitals around the world. Experts predict that
  121. the effectiveness of widely active antibiotic agents such as the
  122. cephalosporins, which entered clinical use in 1964, will soon
  123. be dramatically reduced.
  124.  
  125.     Day-care centers provide another setting that amplifies
  126. microbial mischief. In 1989, for instance, eight children in a
  127. center near Cleveland, Ohio, came down with chronic middle-ear
  128. infections caused by the same antibiotic-resistant strain of
  129. pneumococcus. Subsequent throat swabs revealed that 50 of the
  130. 250 children enrolled at the center had been infected but had
  131. not yet shown symptoms. Such outbreaks could have serious
  132. consequences: recurrent middle-ear infections can impair
  133. hearing, and pneumococcus can also cause meningitis and
  134. bacteremia, an infection of the blood that may spread to the
  135. joints, heart and even the brain. In the Third World,
  136. pneumococcus is a leading cause of pneumonia.
  137.  
  138.  
  139.     One reason bacteria acquire resistance to several
  140. antibiotics is that many drugs are derivative of one another.
  141. For example, when bacteria developed an enzyme to chew up
  142. penicillin, drug designers retaliated with larger antibiotic
  143. molecules that did not fit into the site that serves as that
  144. enzyme's "mouth." In short order, says Dr. Mitchell Cohen, an
  145. epidemiologist at the U.S. Centers for Disease Control, "the
  146. bacteria responded to the challenge by developing an enzyme with
  147. a bigger mouth."
  148.  
  149.     More imaginative approaches to drug development are
  150. essential. "What we need to do," says Dr. Fred Cohen, a
  151. biophysicist at the University of California at San Francisco,
  152. "is start selecting new targets based on our understanding of
  153. the biology of the organism." Already scientists are thinking
  154. up strategies for attacking the malarial parasite based on the
  155. knowledge that it lives off human red blood cells. Cohen is
  156. exploring ways of making hemoglobin appear unappetizing to the
  157. parasite, thereby causing it to starve to death.
  158.  
  159.     Effective new drugs will probably be developed, but a
  160. decade may pass before they are ready for use. In the meantime,
  161. several measures could prolong the usefulness of antibiotics
  162. currently on the shelf. To counter the rise of resistant strains
  163. of salmonella, the practice of dosing farm animals with large
  164. quantities of antibiotics could be curtailed. Hospitals could
  165. do a better job of using late-model antibiotics more sparingly,
  166. thereby preserving their effectiveness. Public health
  167. departments in major cities could return to the old practice of
  168. strictly monitoring the drug therapy of TB patients who haven't
  169. been following their regimens carefully. Fortunately, resistant
  170. strains of this highly contagious disease can still be killed
  171. with a combination of antibiotics -- if they are taken on
  172. schedule for a sustained period of time.
  173.  
  174.     AIDS patients and many other extremely ill people have a
  175. special problem: their immune systems are too impaired to fight
  176. disease efficiently. As a result, they often require repeated
  177. courses of antibiotic therapy to hold infections at bay. But the
  178. longer the treatment lasts, the greater the likelihood that
  179. resistant strains will arise. By using antibiotics in
  180. combination with drugs that enhance immune response, however,
  181. physicians may be able to reduce treatment time.
  182.  
  183.     Fewer antibiotics would be needed if drug companies and
  184. university laboratories revived the neglected art of vaccine
  185. development. Vaccines use inactivated forms of germs to spur the
  186. body to build up antibodies -- and thus prevent infection from
  187. ever taking hold. But poorly made vaccines can occasionally
  188. cause severe reactions. As a result, the threat of
  189. product-liability suits has thrown up an obstacle to vaccine
  190. development -- at just the wrong time.
  191.  
  192.     Researchers who once thought they had won the war with
  193. microbes now know better. "Disease," observes chemist Irwin
  194. Kuntz of the University of California at San Francisco, "is an
  195. ongoing battle between one species and another." Homo sapiens
  196. cannot expect a decisive victory in this struggle. Instead, they
  197. must heed the recurring reminders of the need to develop newer
  198. and more clever defenses.
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.