Sadržaj
- Priča o Isabelle Holdaways
- Kako fagovi ubijaju bakterije
- Fagi koji su spasili tinejdžera
- Fagi tretman
- Budućnost fago terapije
- Fages vs. Antibiotici
Kad je Isabelle Holdaway nakon transplantacije pluća razvila ozbiljnu bakterijsku infekciju, imala je malo mogućnosti liječenja. Infekcija se proširila cijelim tijelom i bila je otporna na antibiotike. Međutim, ona je postigla nevjerojatan oporavak zahvaljujući genetski inženjerijskim virusima koji su ubili bakterije.
Priča o Isabelle Holdaways
Isabelle Holdaway imala je 15 godina kad joj je prerasla transplantacija pluća zbog cistične fibroze. Budući da transplantacija organa zahtijeva da pacijenti uzimaju lijekove koji potiskuju njihov imunološki sustav, Holdaway je bio osjetljiv na infekcije. Liječnici vjeruju da je već imala to Mycobacterium abscesus bakterija u njenom sustavu jer je česta kod pacijenata s cističnom fibrozom.
Imunosupresivi su omogućili bakterijama da rastu izvan kontrole u njezinom tijelu. Razvila je ozbiljnu infekciju u prsima, jetri, trupu i ostalim dijelovima tijela. Infekcija je bila otporna na antibiotike, tako da su je liječnici u bolnici Great Ormond Street u Velikoj Britaniji poslali kući na palijativnu njegu s malo nade za oporavak.
Holdawaysova majka istraživala je mogućnosti liječenja putem interneta i otkrila fago terapija, Fagi su virusi koji mogu ubiti bakterije, a istraživači s njima eksperimentiraju dugi niz godina. Holdaway je dobila eksperimentalni tretman fagama koji joj je spasio život.
Kako fagovi ubijaju bakterije
Bakteriofagi ili fagi su virusi koji mogu ubiti bakterije. Iako imaju različite oblike i veličine, fagi imaju tendenciju da imaju ili DNK, ili RNK. Otkriveni u 1900-im, fagi su pomogli u liječenju bakterijskih infekcija poput kolere. Međutim, otkriće penicilina 1928. odmaknulo je fokus od faga jer su antibiotici postali popularni.
Budući da su fagovi virusi, ne mogu se razmnožavati a da ne zaraze domaćina. Bakteriofagi imaju tendenciju da prate dva opća procesa infekcije bakterijama: litski ciklus i lizogeni ciklus. U litski ciklus, fagovi inficiraju bakterije, preuzimaju stanice i koriste ih za stvaranje više faga dok stanice ne lizu ili ne puknu.
U lizogeni ciklus, fagovi inficiraju bakterije, ubacuju svoju DNK u bakterijske genetske informacije, a stanice uključuju DNA tijekom stanične diobe. Ovaj dio fag DNA naziva se profage. Može postati aktivan i stvoriti fage, što bi pokrenulo litski ciklus.
Međutim, važno je napomenuti da su fagi vrlo specifični. To znači da svaka vrsta zaražava različitu vrstu bakterija. Jedan fag može raditi samo na jednoj vrsti bakterija, a ne na drugoj.
Fagi koji su spasili tinejdžera
Nakon što je majka Holdaways postala svjesna fago terapije, liječnici bolnice Great Ormond Street povezali su se s Rebekah Dedrick i Grahamom Hatfull sa Sveučilišta u Pittsburghu, koji su imali zbirku faga. Sastav zbirke pomogao je program Saveza za naučnu edukaciju Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), koji je preddiplomski istraživački tečaj. Mnogi su fagovi otkriveni jednostavnim kopanjem u tlu.
Istraživači sa Sveučilišta u Pittsburghu imali su fagove za eksperimentiranje, ali nisu znali koji će od njih ubiti Mycobacterium abscesus bakterije koje su zarazile Holdaway. Tjednima su provodili uzgajanje bakterija i liječeći ga različitim fagama. Godine 2018. bakteriofag koji su nazvali Muddy ubio je bakterije u petrijevoj posudi.
Iako je Muddy bio važan nalaz, istraživači su znali da bakterije mogu postati otporne i na fagove. Željeli su pronaći više faga sposobnih da koriste litski ciklus za liječenje infekcije tinejdžera. Mjesecima kasnije, otkrili su da fagi ZoeJ i BP mogu također utjecati na bakterije. Tim je morao genetski modificirati ZoeJ i BP kako bi ih učinili lizičnim umjesto lizogenim. Stvorili su koktel s drogom od ova tri faga za Holdaway.
Fagi tretman
Istraživači sa Sveučilišta u Pittsburghu poslali su svoj koktel od faga u bolnicu Great Ormond Street u Londonu. Do ovog trenutka, infekcija Holdawaysom nastavila se širiti i imala je 1% šanse za preživljavanje. Liječnici u bolnici dali su joj IV faga, a neki su je koristili u salvi, koju su primijenili na njenu kožu.
Holdaway je nakon devet dana uspio izaći iz bolnice. Rane na zglobu su joj nestale, koža joj se poboljšala i jetra je bila bolja. I danas prima fag terapiju. Liječnici su primijetili da ona ima "gotovo nikakve nuspojave" od faga. Ipak, istraživači se ustručavaju to danas nazvati potpunim lijekom.
Iako su se u prošlosti drugi liječili fagima, ono što čini Holdaways slučaj jedinstvenim je uporaba genetički modificiranih bakteriofaga. Istraživači su izbrisali gen u fagama i nisu dodali nove.
Budućnost fago terapije
Znanstvenici žele vidjeti velike kliničke studije prije nego što podržavaju fag terapiju kao učinkovito liječenje bakterijskih infekcija. Anegdotski slučajevi poput Holdaways-a pružaju nadu, ali nisu dovoljno dovoljni da se fagovi prodaju u vašoj lokalnoj ljekarni uskoro.
Istraživači također upozoravaju da je fazna terapija vrlo specifična. Fagi koji su ubili infekciju u tijelu Holdawaysa nisu djelovali na pacijentu s različitim sojem bakterija.Unatoč zanimanju, knjižnice faga i dalje su relativno male u usporedbi s onima koje postoje za bakterije. Da bi oni postali prihvaćeno liječenje, morat će se obaviti puno više istraživanja.
Fages vs. Antibiotici
Jedna stvar koja daje istraživačima faga nadu je sve veći interes za njihovo polje zbog intenziviranja rezistencija na antibiotike oko svijeta. Infekcije koje su se liječile jednim antibiotikom postaju otporne na više lijekova. Međutim, fagove nije lako koristiti kao tretman i imaju brojne izazove. Na primjer, treba vremena da se izoliraju i pronađu pravi fagi koji mogu ubiti svaku vrstu bakterija.
Prednosti su upotrebe faga umjesto tradicionalnih antibiotika. Fagi ne napadaju ljudske stanice i vrlo su specifični za bakterije. Oni neće poremetiti mikrobiom crijeva i uzrokovati probavne probleme poput tipičnih antibiotika. Fage djeluju i na bakterije otporne na antibiotike, a bakterijama je teže razviti otpornost na fagove jer su njihove stanice uništene. Fag terapija ima puno obećanja kao personalizirani tretman u budućnosti.