Když se u Isabelle Holdaway po transplantaci plic objevila závažná bakteriální infekce, měla jen málo možností léčby. Infekce se rozšířila po celém těle a byla odolná vůči antibiotikům. Podařilo se jí však úžasně se zotavit díky geneticky upraveným virům, které bakterie zabily.
Příběh Isabelle Holdawayové
Isabelle Holdaway bylo 15 let, když jí byla transplantována plic kvůli cystické fibróze. Vzhledem k tomu, že transplantace orgánů vyžaduje, aby pacienti užívali léky, které potlačují jejich imunitní systém, byl Holdaway náchylný k infekcím. Lékaři se domnívají, že už měla Mycobacterium abscessus bakterie v jejím systému, protože je to běžné u pacientů s cystickou fibrózou.
Imunosupresivní léky umožnily bakteriím vyrůstat v jejím těle mimo kontrolu. Objevila se jí vážná infekce na hrudi, játrech, trupu a dalších částech těla. Infekce byla odolná vůči antibiotikům, proto ji lékaři ve Velké nemocnici v Ormond Street ve Velké Británii poslali domů na paliativní péči s malou nadějí na uzdravení.
Holdawayova matka prozkoumala možnosti léčby online a objevila je fágová terapie. Fágy jsou viry, které mohou zabíjet bakterie, a vědci s nimi experimentují již mnoho let. Holdawayová podstoupila experimentální fágové ošetření, které jí zachránilo život.
Jak fágy zabíjejí bakterie
Bakteriofágy nebo fágy jsou viry, které mohou zabíjet bakterie. I když mají různé tvary a velikosti, mají fágy tendenci mít buď DNA, nebo RNA. Fágy objevené ve 20. letech 20. století pomáhaly léčit bakteriální infekce, jako je cholera. Avšak objev penicilinu v roce 1928 přesunul pozornost od fágů, protože antibiotika se stala populární.
Jelikož jsou fágy viry, nemohou se reprodukovat bez infekce hostitele. Bakteriofágy mají tendenci sledovat dva obecné procesy infikování bakterií: lytický cyklus a lysogenní cyklus. V lytický cyklusfágy infikují bakterie, převezmou buňky a použijí je k výrobě více fágů, dokud buňky nelyžují nebo neprasknou.
V lysogenní cyklusfágy infikují bakterie, vkládají jejich DNA do genetické informace bakterií a buňky obsahují DNA během buněčného dělení. Tento kousek fágové DNA se nazývá prophage. Může se stát aktivním a vytvářet fágy, které by zahájily lytický cyklus.
Je však důležité si uvědomit, že fágy jsou velmi specifické. To znamená, že každý typ infikuje jiný typ bakterií. Jeden fág může fungovat pouze na jednom druhu bakterií a na jiných ne.
Fágy, které zachránily teenagera
Poté, co se Holdawayova matka dozvěděla o fágové terapii, lékaři v nemocnici Great Ormond Street Hospital ve spojení s Rebekou Dedrickovou a Grahamem Hatfullem na University of Pittsburgh, kteří měli sbírku fágy. Sestavení sbírky pomohl program Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), což je vysokoškolský výzkumný kurz. Mnoho fágů bylo objeveno pouhým zakopáním do půdy.
Vědci z University of Pittsburgh měli fágy pro experimentování, ale nevěděli, které z nich by skutečně zabily Mycobacterium abscessus bakterie, které infikovaly Holdaway. Strávili týdny pěstováním bakterií a ošetřováním různými fágy. V roce 2018 bakteriofág, kterému říkali Muddy, zabil bakterie v Petriho misce.
Ačkoli byl Muddy důležitým nálezem, vědci věděli, že bakterie se také mohou stát rezistentními vůči fágům. Chtěli najít více fágů schopných použít lytický cyklus k léčbě infekce teenagera. O několik měsíců později zjistili, že fágy ZoeJ a BP mohou také ovlivnit bakterie. Tým musel geneticky modifikovat ZoeJ a BP, aby byly lytické místo lysogenních. Pro Holdaway vytvořili drogový koktejl z těchto tří fágů.
Fágová léčba
Vědci z University of Pittsburgh dodali svůj fágový koktejl do nemocnice Great Ormond Street Hospital v Londýně. V tomto okamžiku se Holdawayova infekce dále šířila a měla 1% šanci na přežití. Lékaři v nemocnici jí podali IV fágů a některé použili do masti, kterou jí aplikovali na kůži.
Holdaway byl schopen opustit nemocnici po devíti dnech. Rány na zápěstí zmizely, její kůže se zlepšila a její játra byla lepší. Dnes pokračuje v léčbě fágem. Lékaři poznamenali, že ano „téměř žádné vedlejší účinky“ z fágů. Vědci však v tuto chvíli váhají nazývat úplnou léčbou.
Přestože v minulosti byli jiní léčeni fágovou terapií, to, co dělá Holdawayův případ jedinečným, je použití geneticky upravených bakteriofágů. Vědci odstranili gen z fágů a nepřidali žádné nové.
Budoucnost fágové terapie
Vědci chtějí vidět rozsáhlé klinické studie, než podpoří fágovou terapii jako účinnou léčbu bakteriálních infekcí. Neoficiální případy, jako je Holdaway, poskytují naději, ale nestačí na to, aby fágy byly v blízké budoucnosti prodány v místní lékárně.
Vědci také varují, že fágová terapie je vysoce specifická. Fágy, které zabily infekci v Holdawayově těle, nefungovaly u pacienta s jiným kmenem bakterií. Navzdory zájmu jsou fágové knihovny stále relativně malé ve srovnání s těmi, které existují pro bakterie. Aby se z nich stala přijímaná léčba, bude muset být provedeno mnohem více výzkumu.
Fágy vs. Antibiotika
Jedna věc, která dává fágovým vědcům naději, je rostoucí zájem o jejich obor kvůli zesílení odolnost vůči antibiotikům okolo světa. Infekce, které byly dříve léčeny jedním antibiotikem, se nyní stávají rezistentními na více léků. Fágy však nejsou snadno použitelné jako léčba a přicházejí s několika výzvami. Například trvá určitou dobu izolovat a najít správný fág, který může zabít každý typ bakterie.
Používání fágů místo tradičních antibiotik má výhody. Fágy nenapadají buňky člověka a jsou vysoce specifické pro bakterie. Nenarušily by střevní mikrobiom a nezpůsobily zažívací potíže jako typická antibiotika. Fágy také fungují na bakterií rezistentních na antibiotika a pro bakterie je těžší vyvinout rezistenci na fágy, protože jejich buňky jsou zničeny. Fágová terapie má v budoucnu mnoho slibů jako individuální léčba.