patogeny, antybiotykooporność, antybiotykoterapia, bakteriofagi, bakteriofagoterapia
W dzisiejszych czasach zastosowanie antybiotykoterapii jest zjawiskiem powszechnym, a co za tym idzie coraz mniej skutecznym. Ilość szczepów bakteryjnych opornych na antybiotyki zwiększa się z dnia na dzień. Z pomocą przychodzi terapia fagowa, która stanowi szansę i alternatywę dla współczesnych metod ochrony i walki z patogenami.
Fagoterapia jest formą terapii antybakteryjnej prowadzonej przy użyciu określonych wirusów (bakteriofagów) lizujących tylko komórki bakteryjne zarówno Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne. W terapii wykorzystywane są bakteriofagi, które wykazują zdolność do namnażania się i lizy określonych szczepów bakterii odpowiedzialnych za infekcję. Odbywa to się w następujący sposób: wiriony, które zostały uwolnione atakują kolejne komórki bakteryjne likwidując w ten sposób całą populację. Mechanizm ten stanowi podstawę, dzięki której możliwe stało się wprowadzenie fagów jako sposobu na zwalczanie infekcji bakteryjnych. Terapia fagowa jest metodą, której początki sięgają lat 20 XX w., kiedy to odkryte zostały bakteriofagi. Wzmożone zainteresowanie terapią trwało do lat 40., a jedno ze swoich pierwszych zastosowań znalazła w czasie II wojny światowej pomagając zwalczyć dość często występującą wśród żołnierzy czerwonkę. W późniejszych latach zainteresowanie fagoterapią znacznie spadło, można przypuszczać, że było to związane ze słabo poznaną naturą fagów, a także wprowadzeniem na rynek antybiotyków. Jednak wzrastająca z roku na rok ilość szczepów opornych na antybiotyki spowodowała, że kuracja fagowa stała się ponownie obiektem zainteresowań wielu firm i ośrodków badawczych na świecie. W Polsce taki ośrodek znajduje się we Wrocławiu (IITD PAN Wrocław Ośrodek Terapii Fagowej), gdzie prowadzone jest między innymi leczenie osób zainfekowanych bakteriami antybiotykoopornymi. Duże zaangażowanie w badania nad fagoterapią spowodowało, że zostało stworzonych wiele metod, dzięki którym można określić ich aktywność antybakteryjną, co pozwala stwierdzić skuteczność terapii oraz dobrać odpowiednią dawkę i czas trwania leczenia.
Uzyskanie gotowego preparatu wymaga kilku etapów. Pierwszy polega na pobraniu materiału biologicznego i hodowli bakteryjnej. Następnie jest wybór szczepu faga, który będzie wykazywał najlepsze właściwości lityczne wobec wyizolowanego patogenu. Dokonując odpowiedniego wyboru bakteriofagi namnażają się na szczepie bakteryjnym, który pochodzi od pacjenta. Końcowym etapem jest zachowanie sterylności w otrzymanym lizacie fagowym, czemu towarzyszy poddanie go filtracji na specjalnie przystosowanych filtrach bakteriologicznych, a następnie kontrola jego zamykania w ampułkach i przechowywania w lodówce w temp od 2o do 8o C.
Istnieje wiele argumentów przemawiających za rozpowszechnianiem oraz kontynuowaniem badań w
zakresie terapii fagowej jednakże należy również pamiętać, że nie jest to metoda całkowicie pozbawiona wad. Pierwszym argumentem, który przemawia za stosowaniem kuracji fagowej jest jej selektywność, co oznacza, że bakteriofagi zdolne są do infekcji tylko ściśle określonych komórek bakteryjnych. Takie ukierunkowane działanie czyni terapie z wykorzystaniem wirusów „łagodniejszą” od terapii antybiotykowej. Ponadto fagi lityczne przyjmowane doustnie nie uszkadzają naturalnej flory bakteryjnej przewodu pokarmowego, podawane są już w dawce 103 cząstek wirionów i posiadają zdolność przenikania do krwi i narządów wewnętrznych. Dzięki temu wykazują wysoką skuteczność w leczeniu infekcji. Cechą unikatową bakteriofagów jako leków jest samoczynne zwiększanie dawki w czasie infekcji, natomiast po lizie wszystkich komórek bakteryjnych są one usuwane z organizmu, gdyż nie mają zdolności do rozwoju w komórkach eukariotycznych. Fagoterapia wykazuje skuteczność na poziomie 90% w leczeniu: zapalenia opon mózgowych, zapalenia kości i szpiku kostnego, zapalenia układu moczowego, zapalenia ucha środkowego. Argumentem, który przemawia na niekorzyść stosowania terapii fagowej jest fakt, że bakteriofagi kodują geny toksyczności, w związku z czym mogą przekształcić niegroźne bakterie w patogeny (problem ten można wyeliminować izolując szkodliwe geny). Wadą jest również długi czas trwania fagoterapii (z reguły około 6 tygodni). W porównaniu z antybiotykoterapią, która trwa około 10 dni jest to niewątpliwie znacząca różnica. Porównując koszty kuracji fagowej i terapii z użyciem antybiotyków, jak udowadniają badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Instytutu Immunologii i Terapii Fagowej, to właśnie użycie bakteriofagów jest korzystniejsze pod względem finansowym. Obawą podczas stosowania kuracji z wykorzystaniem wirusów bakteryjnych jest zjawisko szybkiego tempa niszczenia dużej liczby bakterii Gram-ujemnych, co może powodować uwolnienie znacznej liczby endotoksyn, a w konsekwencji stanowić obciążenie dla wątroby i innych narządów wewnętrznych. Jak dotąd liczba odnotowanych objawów jest niewielka.
Czynnikiem, który ogranicza skuteczność fagoterapii jest tzw. „szybki killer fagów”, który jest zależny od niespecyficznego wychwytywania wirusów przez układ siateczkowo-śródbłonkowo wątroby i śledziony. Zapobiegać temu zjawisku można stosując bakteriofagi o wydłużonym okresie półtrwania w wątrobie. Zdarza się, że ze względu ma zbyt małą wiedzę na temat szczepu wywołującego infekcję, podaje się pacjentowi „koktajl fagowy”, który jest mieszaniną kilku różnych fagów. Zabieg ten ma na celu zwiększenie skuteczności działania.
Terapia z wykorzystaniem wirusów nie znalazła swojego zastosowania tylko w medycynie jako sposób leczenia infekcji bakteryjnych u ludzi. Fagi coraz częściej wykorzystywane są w rolnictwie przy leczeniu roślinnych zakażeń bakteryjnych takich jak:
– infekcje Xanthomonas campestris u drzew brzoskwiniowych, kapusty i pieprzu,
– infekcje Ralstonia solanacearum w hodowli tytoniu.
Kuracja fagowa stosowana jest również w infekcjach zwierząt hodowlanych, które w dużym stopniu narażone są na infekcje bakteryjne:
– Salmonella enterica u kurczaków,
– Salmonella typhimurium u świń i kurczaków,
– E. coli u bydła.
W przemyśle zastosowanie bakteriofagów budzi jeszcze lekką dozę nieufności. Z jednej strony mogą one zapewnić poprawę jakości produktów poprzez redukcję liczby bakterii patogennych znajdujących się w produktach:
– jajka, potencjalnie zawierające bakterie z rodziny Salmonella,
– sery, potencjalnie zawierające bakterie z rodziny Listeria i Salmonella,
– drób, potencjalnie zawierający bakterie z rodziny Campylobacter i Salmonella,
– świeże owoce, potencjalnie zawierające bakterie z rodziny Salmonella,
z drugiej strony wprowadzenie niewłaściwego faga może spowodować zaburzenie, a nawet zahamowanie procesu technologicznego.
W medycynie oprócz leczenia infekcji bakteryjnych, bakteriofagi znalazły również zastosowanie przy czyszczeniu aparatury medycznej, co wzbudza aktualnie duże zainteresowanie.
Wzrost oporności na antybiotyki w ostatnich latach i gwałtowny rozwój metod badawczych, który umożliwił dokładniejsze poznanie natury wirusów spowodował zwiększenie zainteresowania terapią fagową, która w przyszłości może zostać główną metodą w leczeniu zakażeń bakteryjnych.
Tab. 1. Przykładowe zastosowanie fagów w leczeniu
Artykuł z portalu biotechnologia.pl, autor Wojciech Cichocki
