Amikor Isabelle Holdaway egy tüdőátültetés után súlyos bakteriális fertőzésben szenvedett, kevés lehetősége volt a kezelésre. A fertőzés az egész testében elterjedt, és ellenálló volt az antibiotikumokkal szemben. Azonban elképesztően felépült a géntechnológiával módosított vírusoknak köszönhetően, amelyek elpusztították a baktériumokat.
Isabelle Holdaway története
Isabelle Holdaway 15 éves volt, amikor tüdőátültetést végeztek cisztás fibrózis miatt. Mivel a szervátültetés megköveteli, hogy a betegek olyan gyógyszereket vegyenek be, amelyek elnyomják immunrendszerüket, a Holdaway hajlamos volt a fertőzésekre. Az orvosok úgy vélik, hogy neki már megvolt a Mycobacterium abscessus baktériumok a rendszerében, mert gyakori a cisztás fibrózisban szenvedő betegek körében.
Az immunszuppresszív gyógyszerek lehetővé tették, hogy a baktériumok kontroll nélkül növekedjenek testében. A mellkasában, a májában, a törzsében és a test más részeiben súlyos fertőzés alakult ki. A fertőzés rezisztens volt az antibiotikumokkal szemben, ezért az Egyesült Királyság Great Ormond Street Kórházának orvosai palliatív ellátásra küldték haza, a gyógyulás reménye nélkül.
Holdaway édesanyja online vizsgálta a kezelési lehetőségeket, és felfedezte fágterápia. A fágok olyan vírusok, amelyek képesek elpusztítani a baktériumokat, és a kutatók évek óta kísérleteznek velük. Holdaway kísérleti fágkezelést kapott, amely megmentette az életét.
Hogyan elpusztítják a fágok a baktériumokat
A bakteriofágok vagy fágok olyan vírusok, amelyek képesek elpusztítani a baktériumokat. Annak ellenére, hogy különböző alakúak és méretűek, a fágokban általában vagy DNS, vagy RNS van. Az 1900-as években felfedezett fágok segítettek a bakteriális fertőzések, például a kolera kezelésében. A penicillin 1928-as felfedezése azonban az antibiotikumok népszerűvé válásával elterelte a fágokról a hangsúlyt.
Mivel a fágok vírusok, nem tudnak szaporodni anélkül, hogy megfertőznék a gazdaszervezetet. A bakteriofágok általában két általános folyamatot követnek a baktériumok megfertőzésében: a lítikus ciklust és a lizogén ciklust. Ban,-ben litikus ciklus, a fágok megfertőzik a baktériumokat, átveszik a sejteket, és további fágok előállítására használják őket, amíg a sejtek lizálnak vagy fel nem szakadnak.
Ban,-ben lizogén ciklus, a fágok megfertőzik a baktériumokat, beillesztik DNS-jüket a baktériumok genetikai információiba, és a sejtek a sejtosztódás során tartalmazzák a DNS-t. Ezt a fág DNS-t prophágnak hívják. Aktiválódhat és fágokat képezhet, amelyek elindíthatnák a lítikus ciklust.
Fontos azonban megjegyezni, hogy a fágok nagyon specifikusak. Ez azt jelenti, hogy az egyes típusok különböző típusú baktériumokat fertőznek meg. Egyetlen fág csak egy baktériumfajon működhet, másokon nem.
A kamaszokat megmentő fágok
Miután Holdaway édesanyja tudomást szerzett a fágterápiáról, a Great Ormond Street Kórház orvosai kapcsolatban áll Rebekah Dedrickkel és Graham Hatfullal a pittsburghi egyetemen, akiknek gyűjteménye volt fágok. A gyűjtemény összeállítását segítette a Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES) program, amely egyetemi kutatási kurzus. Sok fágot egyszerűen a talajba ásva fedeztek fel.
A Pittsburghi Egyetem kutatóinak megvoltak a fágjaik a kísérletezéshez, de nem tudták, melyikük ölné meg valójában Mycobacterium abscessus a Holdaway-t megfertőző baktériumok. Hetekig baktériumokat növesztettek és különböző fágokkal kezelték. 2018-ban az általuk Muddy-nak nevezett bakteriofág megöli a baktériumokat egy petri-csészében.
Bár a Muddy fontos lelet volt, a kutatók tudták, hogy a baktériumok is ellenállóvá válhatnak a fágokkal szemben. Több fágot akartak megtalálni, amelyek képesek lennének használni a lítikus ciklust a tinédzser fertőzésének kezelésére. Hónapokkal később azt találták, hogy a ZoeJ és a BP fágok is befolyásolhatják a baktériumokat. A csapatnak genetikailag módosítania kellett a ZoeJ-t és a BP-ket, hogy azok lizogén helyett lítikusak legyenek. Ebből a három fágból készítettek egy koktélt a Holdaway számára.
Fágkezelés
A Pittsburghi Egyetem kutatói fágkoktélt szállítottak a londoni Great Ormond Street Kórházba. Ekkorra Holdaway fertőzése tovább terjedt, és 1% esélye volt a túlélésre. A kórház orvosai adtak neki egy IV-et a fágokból, és egy részét használtak egy kencében, amelyet a bőrére kentek.
Holdaway kilenc nap után elhagyhatta a kórházat. A csuklóján lévő sebek eltűntek, a bőre javult és a máj is jobb volt. Ma is folytatja a fágterápiát. Az orvosok megjegyezték, hogy volt "szinte nincsenek mellékhatások" a fágokból. A kutatók azonban ebben az időben haboznak teljes gyógymódnak nevezni.
Bár másokat korábban fágterápiával kezeltek, Holdaway esete egyedülállóvá a géntechnológiával módosított bakteriofágok használata. A kutatók töröltek egy gént a fágokból, és nem adtak hozzá újat.
A fágterápia jövője
A tudósok nagy klinikai vizsgálatokat szeretnének látni, mielőtt támogatják a fágterápiát, mint a bakteriális fertőzések hatékony kezelését. Az olyan anekdotikus esetek, mint a Holdaway, reményt nyújtanak, de nem elegendőek ahhoz, hogy a fágokat hamarosan eladják a helyi gyógyszertárban.
A kutatók arra is figyelmeztetnek, hogy a fágterápia rendkívül specifikus. A Holdaway testében a fertőzést elpusztító fágok nem működtek olyan betegeknél, akiknek a baktériuma más törzs. Az érdeklődés ellenére a fágkönyvtárak még mindig viszonylag kicsiek a baktériumok esetében meglévő könyvtárakhoz képest. Annak érdekében, hogy elfogadott kezeléssé váljanak, sokkal több kutatásra lesz szükség.
Fágok vs. Antibiotikumok
A fágkutatók számára egy reményt ad az intenzívebbé válás iránti növekvő érdeklődés antibiotikum rezisztencia a világ körül. Azok a fertőzések, amelyeket korábban egy antibiotikummal kezeltek, mára több gyógyszerrel szemben rezisztenssé válnak. A fágokat azonban nem könnyű kezeléseként használni, és számos kihívással járnak. Például időbe telik a megfelelő fág elkülönítése és megtalálása, amely képes elpusztítani az egyes baktériumokat.
Előnyei vannak a fágok hagyományos antibiotikumok helyett történő alkalmazásának. A fágok nem támadják meg az emberi sejteket, és nagyon specifikusak a baktériumokra. Nem bontanák meg a bél mikrobiomját és emésztési problémákat okoznának, mint a tipikus antibiotikumok. A fágok antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumokon is dolgoznak, és a baktériumoknak nehezebb kifejlődniük a fágokkal szembeni rezisztenciát, mert sejtjeik elpusztulnak. A fágterápiának sok ígérete van, mint személyre szabott kezelés a jövőben.