Virusurile bacteriofage modificate genetic pot infecta şi distruge bacteriile rezistente la antibiotice, arată concluziile unei noi cercetări realizate la Institutul Medical Howard Hughes (HHMI) de la Universitatea din Pittsburgh. Administrarea unui cocktail cu trei astfel de virusuri bacteriofage a salvat viaţa unei paciente infectate cu infectaţi bacteria Mycobacterium, după un transplant de pămâni.
Pacienta, o fată în vârstă de 15 ani, a trebuit să vină la Great Ormond Street Hospital din Londra pentru un dublu transplant de plămân.
Era vara anului 2017, iar plămânii săi se luptau să ajungă la măcar o treime din funcţia lor normală. Avea fibroză chistică, o boală genetică ce înfundă plămânii cu mucus şi le provoacă pacienţilor infecţii persistente. Timp de opt ani, a luat antibiotice pentru a controla două rădăcini bacteriene.
La câteva săptămâni după transplant, doctorii au remarcat roşeaţă la cicatricea sa din urma chirurgiei şi semne de infecţie în ficatul său. Apoi, au văzut noduli – bacterii ce vin către suprafaţa pielii – pe braţele sale, pe picioare şi pe fese. Infecţia fetei s-a răspândit, iar antibioticele tradiţionale nu mai funcţionau.
Un tratament personalizat a ajutat-o însă pe pacientă să se vindece. Acesta se bazează pe virusuri bacteriofage modificate genetic, ce pot infecta şi ucide bacteriile.
În cursul următoarelor şase luni, aproape toţi nodulii de la suprafaţa pielii fetei au dispărut, rana din urma chirurgiei a început să se închidă, iar funcţia ficatului s-a îmbunătăţit, au raportat oamenii de ştiinţă în jurnalul ”Nature Medicine”.
”Lucrarea este prima care demonstrează siguranţa şi eficienţa bacteriofagilor modificaţi într-un pacient uman. Un asemenea tratament ar putea oferi o abordare personalizată pentru combaterea bacteriilor rezistente la medicamente. Ar putea avea potenţialul de a fi folosit pe o scară mai largă, pentru controlarea bolilor ca tuberculoza. Ideea este folosirea bacteriofagilor ca antibiotice – ca ceva pe care l-am putea folosi pentru a ucide bacteriile ce provoacă infecţii”, a spus Graham Hatfull, profesor la HHMI, citat de sciencedialy.com.
În octombrie 2017, Hatfull a primit e-mailul ce a făcut-o pe echipa lui să înceapă căutarea timp de câteva luni a bacteriofagilor.
Un coleg de la spitalul din Londra a stabilit cazul: doi pacienţi, ambii adolescenţi. Ambii aveau fibroză chistică şi au primit transplanturi duble de plămân pentru recuperarea funcţiei pulmonare. Ambii au fost infectaţi cronic cu rădăcini ale Mycobacterium, rude ale bacteriei ce cauzează tuberculoza. Infecţiile s-au stabilit în urmă cu ani de zile şi au izbucnit după transplant.
Hatfull, genetician molecular, a petrecut peste trei decenii adunând o colecţie colosală de bacteriofagi, sau fagi, din mediul înconjurător. Colegii lui Hatfull s-au întrebat dacă vreunul din aceşti fagi ar putea ţinti rădăcinile pacienţilor.
A fost o idee fantezistă, conform lui Hatfull. Colecţia lui de fagi – cea mai mare din lume – constă în aproximativ 15.000 de flacoane şi ocupă spaţiul unor două congelatoare de doi metri înălţime în laboratorul său. Au fost colectat din mii de locuri diferite din toată lumea – şi în mare parte de către studenţi.
Hatfull conduce un program HHMI numit SEA-PHAGES ce oferă studenţilor oportunitatea să ”vâneze” fagi. În 2018, aproape 120 de universităţi şi colegii şi 4.500 de studenţi din toată ţara au participat la program, care a implicat mai mult de 20.000 de studenţi în ultimul deceniu.
Există mai mult de un nonilion (un cvadrilion de cvadrilioane) de fagi în noroi, apă şi aer. După testarea mostrelor pentru a găsi un fag, studenţii îl studiază. Vor vedea cum arată la un microscop electronic, îi vor secvenţiona genomul, vor testa cât de mult infectează şi omoară bacteriile şi îşi vor da seama unde aparţine în arborele familiei fagilor.
Nu aceasta a fost intenţia originală a programului, conform lui Hatfull. ”Am simţit că această colecţie era enorm de puternică pentru adresarea tuturor felurilor de întrebări din biologie. N-ar nu am vrezut că vom ajunge vreodată într-un punct în care să folosim aceşti fagi terapeutic”, a mai spus Hatfull.
Ideea terapiei cu fagi există de aproape un secol. Dar până recent nu au existat suficiente date despre siguranţa şi eficienţa tratamentului. În 2017, doctorii din San Diego, California, au folosit fagi cu succes pentru a trata un pacient cu o bacterie rezistentă la mai multe medicamente. Acel caz şi creşterea rezistenţei la antibiotice au alimentat interesul pentru fagi, a explicat Hatfull.
La mai puţin de o lună după ce a auzit de cei doi pacienţi infectaţi din Londra, a primit mostre ale rădăcinilor lor bacteriene. Echipa sa a căutat în colecţie fagi cu potenţialul de a ţinti bacteria.
Ei au testat fagi individuali cunoscuţi să infecteze rudele bacteriene ale rădăcinilor pacienţilor şi au combinat mii de alţi fagi împreună şi au testat lotul. Căutau ceva care ar curăţa pelicula albicioasă de bacterii ce creşteau pe vasele de plastic din laborator. Dacă un fag ar putea face asta, a concluzionat echipa, ar putea fi capabil să combată infecţiile pacienţilor.
La sfârşitul lunii ianuarie, echipa a găsit un câştigător – un fag ce ar putea lovi rădăcina ce a infectat unul din adolescenţi. Dar era prea târziu, a spus Hatfull. Pacientul a murit mai devreme în acea lună.
Pentru cel de-al doilea pacient echipa a selectat trei fagi numiţi Muddy, ZoeJ şi BPs. Muddy ar putea infecta şi ucide bacteriile fetei, dar ZoeJ şi BPs nu au fost la fel de eficienţi.
Aşa că Hatfull şi colegii săi au modificat genomurilor celor doi fagi pentru a-i face să ucidă bacterii. Au înlăturat o genă ce le permite fagilor să se reproducă neudăunător într-o celulă bacteriană. Fără genă, fagii se reproduc şi explodează din celulă, distrugând-o. Apoi au combinat trio-ul într-un cocktail de fagi, l-au purificat şi l-au testat pentru siguranţă.
Doctorii au administrat cocktail-ul pacientului de două ori pe zi cu cu miliard de particule de fagi în fiecare doză. După şase săptămâni, o imagine a ficatului a arătat că infecţia a dispărut. Hatfull are speranţe mari: bacteria nu a prezentat niciun semn de dezvoltare de rezistenţă la fagi, iar echipa a pregătit un al patrulea fag pe care să îl adauge la mix.
Găsirea fagilor potriviţi pentru fiecare pacient este o mare provocare. Într-o bună zi, oamenii de ştiinţă ar putea să fie capabili să formeze un cocktail de fagi care să funcţioneze pe o scară mai largă pentru tratarea bolilor, cum ar fi infecţiile cu Pseudomonas ce ameninţă pacienţii cu arsuri.
