Ketika Isabelle Holdaway mengalami infeksi bakteri yang serius setelah transplantasi paru-paru, dia memiliki beberapa pilihan untuk pengobatan. Infeksi menyebar ke seluruh tubuhnya dan resisten terhadap antibiotik. Namun, dia membuat pemulihan yang luar biasa berkat virus rekayasa genetika yang membunuh bakteri.
Kisah Isabelle Holdaway
Isabelle Holdaway berusia 15 tahun ketika dia menjalani transplantasi paru-paru karena cystic fibrosis. Karena transplantasi organ mengharuskan pasien untuk minum obat yang menekan sistem kekebalan mereka, Holdaway rentan terhadap infeksi. Dokter percaya dia sudah memiliki Mycobacterium absesus bakteri dalam sistemnya karena itu umum di antara pasien dengan cystic fibrosis.
Obat imunosupresan memungkinkan bakteri tumbuh di luar kendali di tubuhnya. Dia mengalami infeksi serius di dada, hati, batang tubuh, dan bagian tubuh lainnya. Infeksi itu resisten terhadap antibiotik, jadi dokter di Rumah Sakit Great Ormond Street di Inggris mengirimnya pulang untuk perawatan paliatif dengan sedikit harapan untuk pemulihan.
Ibu Holdaway meneliti pilihan pengobatan secara online dan menemukan terapi fag. Fag adalah virus yang dapat membunuh bakteri, dan para peneliti telah bereksperimen dengan mereka selama bertahun-tahun. Holdaway menerima pengobatan fag eksperimental yang menyelamatkan hidupnya.
Bagaimana Fag Membunuh Bakteri
Bakteriofag atau fag adalah virus yang dapat membunuh bakteri. Meskipun mereka memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda, fag cenderung memiliki DNA atau RNA. Ditemukan pada tahun 1900-an, fag membantu mengobati infeksi bakteri seperti kolera. Namun, penemuan penisilin pada tahun 1928 mengalihkan fokus dari fag karena antibiotik menjadi populer.
Karena fag adalah virus, mereka tidak dapat bereproduksi tanpa menginfeksi inang. Bakteriofag cenderung mengikuti dua proses umum untuk menginfeksi bakteri: siklus litik dan siklus lisogenik. Dalam siklus litik, fag menginfeksi bakteri, mengambil alih sel dan menggunakannya untuk membuat lebih banyak fag sampai sel lisis, atau pecah.
Dalam siklus lisogenik, fag menginfeksi bakteri, memasukkan DNA mereka ke dalam informasi genetik bakteri, dan sel memasukkan DNA selama pembelahan sel. Potongan DNA fag ini disebut profag. Itu bisa menjadi aktif dan membuat fag, yang akan memulai siklus litik.
Namun, penting untuk dicatat bahwa fag sangat spesifik. Ini berarti bahwa setiap jenis menginfeksi jenis bakteri yang berbeda. Satu fag hanya dapat bekerja pada satu spesies bakteri dan tidak pada yang lain.
Fag yang Menyelamatkan Seorang Remaja
Setelah ibu Holdaway mengetahui terapi fag, para dokter di Rumah Sakit Great Ormond Street terhubung dengan Rebekah Dedrick dan Graham Hatfull di University of Pittsburgh yang memiliki koleksi fag. Program Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), yang merupakan program penelitian sarjana, membantu mengumpulkan koleksi tersebut. Banyak fag ditemukan hanya dengan menggali tanah.
Para peneliti di University of Pittsburgh memiliki fag untuk eksperimen, tetapi mereka tidak tahu fag mana yang benar-benar akan membunuh fag tersebut. Mycobacterium absesus bakteri yang menginfeksi Holdaway. Mereka menghabiskan waktu berminggu-minggu untuk menumbuhkan bakteri dan mengobatinya dengan fag yang berbeda. Pada tahun 2018, bakteriofag yang mereka sebut Muddy membunuh bakteri dalam cawan petri.
Meskipun Muddy adalah penemuan penting, para peneliti tahu bahwa bakteri juga bisa menjadi resisten terhadap fag. Mereka ingin menemukan beberapa fag yang mampu menggunakan siklus litik untuk mengobati infeksi remaja. Beberapa bulan kemudian, mereka menemukan fag ZoeJ dan BPs juga dapat mempengaruhi bakteri. Tim harus memodifikasi ZoeJ dan BP secara genetik untuk membuatnya menjadi litik, bukan lisogenik. Mereka menciptakan koktail obat dari ketiga fag ini untuk Holdaway.
Perawatan Fag
Para peneliti di University of Pittsburgh mengirimkan koktail fag mereka ke Rumah Sakit Great Ormond Street di London. Pada titik ini, infeksi Holdaway terus menyebar, dan dia memiliki peluang 1% untuk bertahan hidup. Dokter di rumah sakit memberinya infus fag dan menggunakan beberapa dalam salep, yang dioleskan ke kulitnya.
Holdaway dapat meninggalkan rumah sakit setelah sembilan hari. Luka di pergelangan tangannya hilang, kulitnya membaik dan hatinya lebih baik. Dia terus menerima terapi fag hari ini. Dokter mencatat bahwa dia memiliki "hampir tidak ada efek samping" dari fag. Namun, para peneliti ragu untuk menyebutnya sebagai obat yang lengkap saat ini.
Meskipun orang lain telah diobati dengan terapi fag di masa lalu, yang membuat kasus Holdaway unik adalah penggunaan bakteriofag yang direkayasa secara genetik. Para peneliti menghapus gen dalam fag dan tidak menambahkan gen baru.
Masa Depan Terapi Phage
Para ilmuwan ingin melihat studi klinis besar sebelum mendukung terapi fag sebagai pengobatan yang efektif untuk infeksi bakteri. Kasus anekdotal seperti Holdaway memberikan harapan tetapi tidak cukup bagi fag untuk dijual di apotek lokal Anda dalam waktu dekat.
Para peneliti juga memperingatkan bahwa terapi fag sangat spesifik. Fag yang membunuh infeksi di tubuh Holdaway tidak bekerja untuk pasien dengan jenis bakteri yang berbeda. Meskipun menarik, perpustakaan fag masih relatif kecil dibandingkan dengan yang ada untuk bakteri. Agar mereka menjadi pengobatan yang diterima, lebih banyak penelitian harus dilakukan.
Fag vs. Antibiotik
Satu hal yang memberi harapan bagi para peneliti fag adalah meningkatnya minat di bidangnya karena intensifikasi resistensi antibiotik keliling dunia. Infeksi yang dulunya diobati dengan satu antibiotik sekarang menjadi kebal terhadap beberapa obat. Namun, fag tidak mudah digunakan sebagai pengobatan dan memiliki banyak tantangan. Misalnya, perlu waktu untuk mengisolasi dan menemukan fag yang tepat yang dapat membunuh setiap jenis bakteri.
Ada keuntungan menggunakan fag daripada antibiotik tradisional. Fag tidak menyerang sel manusia dan sangat spesifik untuk bakteri. Mereka tidak akan mengganggu mikrobioma usus dan menyebabkan masalah pencernaan seperti antibiotik biasa. Fag juga bekerja pada bakteri yang resisten terhadap antibiotik, dan lebih sulit bagi bakteri untuk mengembangkan resistensi terhadap fag karena sel-selnya dihancurkan. Terapi fag memiliki banyak janji sebagai perawatan yang dipersonalisasi di masa depan.