Cuando Isabelle Holdaway desarrolló una infección bacteriana grave después de un trasplante de pulmón, tenía pocas opciones de tratamiento. La infección se extendió por todo su cuerpo y era resistente a los antibióticos. Sin embargo, se recuperó asombrosamente gracias a virus modificados genéticamente que mataron a las bacterias.
La historia de Isabelle Holdaway
Isabelle Holdaway tenía 15 años cuando se sometió a un trasplante de pulmón debido a la fibrosis quística. Dado que el trasplante de órganos requiere que los pacientes tomen medicamentos que inhiben su sistema inmunológico, Holdaway era susceptible a las infecciones. Los médicos creen que ella ya tenía Mycobacterium abscessus bacterias en su sistema porque es común entre los pacientes con fibrosis quística.
Los medicamentos inmunosupresores permitieron que las bacterias crecieran sin control en su cuerpo. Desarrolló una infección grave en el pecho, el hígado, el torso y otras partes del cuerpo. La infección era resistente a los antibióticos, por lo que los médicos del Hospital Great Ormond Street en el Reino Unido la enviaron a casa para recibir cuidados paliativos con pocas esperanzas de recuperación.
La madre de Holdaway investigó opciones de tratamiento en línea y descubrió terapia de fagos. Los fagos son virus que pueden matar bacterias y los investigadores han estado experimentando con ellos durante muchos años. Holdaway recibió un tratamiento experimental con fagos que le salvó la vida.
Cómo matan las bacterias los fagos
Los bacteriófagos o fagos son virus que pueden matar bacterias. Aunque tienen diferentes formas y tamaños, los fagos tienden a tener ADN o ARN. Descubiertos en la década de 1900, los fagos ayudaron a tratar infecciones bacterianas como el cólera. Sin embargo, el descubrimiento de la penicilina en 1928 desvió el enfoque de los fagos a medida que los antibióticos se hicieron populares.
Dado que los fagos son virus, no pueden reproducirse sin infectar a un huésped. Los bacteriófagos tienden a seguir dos procesos generales para infectar bacterias: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico. En el ciclo lítico, los fagos infectan las bacterias, se apoderan de las células y las utilizan para producir más fagos hasta que las células se lisan o revientan.
En el ciclo lisogénico, los fagos infectan las bacterias, insertan su ADN en la información genética de las bacterias y las células incluyen el ADN durante la división celular. Este fragmento de ADN del fago se llama profago. Puede volverse activo y producir fagos, lo que iniciaría el ciclo lítico.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que los fagos son muy específicos. Esto significa que cada tipo infecta a un tipo diferente de bacteria. Un solo fago puede funcionar solo en una especie de bacteria y no en otras.
Los fagos que salvaron a un adolescente
Después de que la madre de Holdaway se enteró de la terapia con fagos, los médicos del Hospital Great Ormond Street conectado con Rebekah Dedrick y Graham Hatfull en la Universidad de Pittsburgh que tenían una colección de fagos. El programa Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), que es un curso de investigación de pregrado, ayudó a armar la colección. Muchos fagos se descubrieron simplemente excavando en el suelo.
Los investigadores de la Universidad de Pittsburgh tenían los fagos para la experimentación, pero no sabían cuáles matarían realmente al Mycobacterium abscessus bacterias que infectaron a Holdaway. Pasaron semanas cultivando bacterias y tratándolas con diferentes fagos. En 2018, un bacteriófago al que llamaron Muddy mató bacterias en una placa de Petri.
Aunque Muddy fue un hallazgo importante, los investigadores sabían que las bacterias también podrían volverse resistentes a los fagos. Querían encontrar múltiples fagos capaces de utilizar el ciclo lítico para tratar la infección del adolescente. Meses después, encontraron que los fagos ZoeJ y BPs también podrían afectar a las bacterias. El equipo tuvo que modificar genéticamente ZoeJ y BP para hacerlos líticos en lugar de lisogénicos. Crearon un cóctel de drogas de estos tres fagos para Holdaway.
Tratamiento de fagos
Los investigadores de la Universidad de Pittsburgh enviaron su cóctel de fagos al Hospital Great Ormond Street de Londres. En este punto, la infección de Holdaway había continuado propagándose y tenía un 1% de posibilidades de sobrevivir. Los médicos del hospital le dieron una vía intravenosa de los fagos y usaron un poco en un ungüento, que aplicaron a su piel.
Holdaway pudo salir del hospital después de nueve días. Las heridas en su muñeca desaparecieron, su piel mejoró y su hígado estaba mejor. Ella continúa recibiendo terapia con fagos en la actualidad. Los médicos notaron que ella había "casi sin efectos secundarios" de los fagos. Sin embargo, los investigadores dudan en llamarlo una cura completa en este momento.
Aunque otros han sido tratados con terapia de fagos en el pasado, lo que hace que el caso de Holdaway sea único es el uso de bacteriófagos modificados genéticamente. Los investigadores eliminaron un gen en los fagos y no agregaron ninguno nuevo.
Futuro de la terapia de fagos
Los científicos quieren ver grandes estudios clínicos antes de apoyar la terapia con fagos como un tratamiento eficaz para las infecciones bacterianas. Los casos anecdóticos como el de Holdaway brindan esperanza, pero no son suficientes para que los fagos se vendan en su farmacia local en el corto plazo.
Los investigadores también advierten que la terapia con fagos es muy específica. Los fagos que mataron la infección en el cuerpo de Holdaway no funcionaron para un paciente con una cepa diferente de la bacteria. A pesar del interés, las bibliotecas de fagos son todavía relativamente pequeñas en comparación con las que existen para las bacterias. Para que se conviertan en un tratamiento aceptado, será necesario realizar muchas más investigaciones.
Fagos vs. Antibióticos
Una cosa que da esperanza a los investigadores de fagos es el creciente interés en su campo debido a la intensificación Resistencia antibiótica alrededor del mundo. Las infecciones que solían tratarse con un antibiótico ahora se están volviendo resistentes a múltiples medicamentos. Sin embargo, los fagos no son fáciles de usar como tratamiento y presentan múltiples desafíos. Por ejemplo, se necesita tiempo para aislar y encontrar el fago adecuado que pueda matar cada tipo de bacteria.
Existen ventajas en el uso de fagos en lugar de antibióticos tradicionales. Los fagos no atacan las células de un ser humano y son muy específicos para las bacterias. No alterarían el microbioma intestinal ni causarían problemas digestivos como los antibióticos típicos. Los fagos también actúan sobre bacterias resistentes a los antibióticos y es más difícil para las bacterias desarrollar resistencia a los fagos porque sus células se destruyen. La terapia con fagos tiene muchas promesas como tratamiento personalizado en el futuro.