Genetiškai modifikuoti virusai užmušė bakterijas, kad išgelbėtų mergaitės gyvybę

Kai po plaučių transplantacijos Isabelle Holdaway susirgo rimta bakterine infekcija, ji turėjo mažai galimybių gydytis. Infekcija išplito po visą jos kūną ir buvo atspari antibiotikams. Tačiau ji nuostabiai pasveiko dėka genų inžinerijos sukeltų virusų, kurie sunaikino bakterijas.

Isabelle Holdaway buvo 15 metų, kai jai buvo persodinta plaučiai dėl cistinės fibrozės. Kadangi organų transplantacijai pacientai turi vartoti vaistus, kurie slopina jų imuninę sistemą, Holdaway buvo jautrus infekcijoms. Gydytojai mano, kad ji jau turėjo Mycobacterium abscessus bakterijų jos sistemoje, nes tai būdinga pacientams, sergantiems cistine fibroze.

Imuną slopinantys vaistai leido bakterijoms išaugti nekontroliuojamai jos kūne. Jai atsirado rimta krūtinės, kepenų, liemens ir kitų kūno vietų infekcija. Infekcija buvo atspari antibiotikams, todėl Didžiosios Ormondo gatvės ligoninės (JK) gydytojai išsiuntė ją namo paliatyviai slaugai, tikėdamiesi, kad pasveiks.

Holdaway motina internete tyrinėjo gydymo galimybes ir atrado

Bakteriofagai arba fagai yra virusai, galintys sunaikinti bakterijas. Nors fagai turi skirtingas formas ir dydžius, fagai paprastai turi arba DNR, arba RNR. 1900-aisiais atrasti fagai padėjo gydyti bakterines infekcijas, tokias kaip cholera. Tačiau penicilino atradimas 1928 m., Kai antibiotikai išpopuliarėjo, nukreipė dėmesį nuo fagų.

Kadangi fagai yra virusai, jie negali daugintis neužkrėtę šeimininko. Bakteriofagai paprastai vykdo du bendrus bakterijų užkrėtimo procesus: litinį ciklą ir lizogeninį ciklą. Viduje konors litinis ciklasfagai užkrės bakterijas, perima ląsteles ir panaudoja jas daugiau fagų gaminti, kol ląstelės lizuos arba sprogs.

Viduje konors lizogeninis ciklas, fagai užkrėsia bakterijas, įterpia jų DNR į genetinę bakterijų informaciją, o ląstelės dalijasi ląstelėse. Šis fagų DNR gabalas vadinamas profage. Jis gali tapti aktyvus ir padaryti fagus, kurie pradėtų litinį ciklą.

Tačiau svarbu pažymėti, kad fagai yra labai specifiniai. Tai reiškia, kad kiekvienas tipas užkrečia skirtingo tipo bakterijas. Vienas fagas gali veikti tik su viena bakterijų rūšimi, o ne su kitomis.

Holdaway motinai sužinojus apie fagų terapiją, Great Ormond Street ligoninės gydytojai susijęs su Rebekah Dedrick ir Graham Hatfull iš Pitsburgo universiteto, kurie turėjo kolekciją fagai. Mokslo švietimo aljanso fagų medžiotojai, skatinantys genomikos ir evoliucijos mokslą (SEA-PHAGES), kuri yra bakalauro studijų kursas, padėjo surinkti kolekciją. Daugelis fagų buvo atrasti paprasčiausiai kasant dirvožemį.

Pitsburgo universiteto mokslininkai turėjo fagus eksperimentams, tačiau jie nežinojo, kurie iš tikrųjų juos nužudys Mycobacterium abscessus bakterijas, kurios užkrėtė Holdaway. Jie kelias savaites augino bakterijas ir gydė ją įvairiais fagais. 2018 m. Bakteriofagas, kurį jie vadino „Muddy“, užmušė bakterijas petri lėkštelėje.

Nors Muddy buvo svarbus radinys, mokslininkai žinojo, kad bakterijos taip pat gali tapti atsparios fagams. Jie norėjo rasti kelis fagus, galinčius panaudoti litinį ciklą paauglio infekcijai gydyti. Po kelių mėnesių jie nustatė, kad ZoeJ ir BP fagai taip pat gali paveikti bakterijas. Komanda turėjo genetiškai modifikuoti ZoeJ ir BP, kad jie būtų liziniai, o ne lizogeniniai. Jie sukūrė narkotikų kokteilį iš šių trijų fagų „Holdaway“.

Pitsburgo universiteto mokslininkai fagų kokteilį gabeno į Didžiojo Ormondo gatvės ligoninę Londone. Šiuo metu Holdaway infekcija toliau plito, ir ji turėjo 1% tikimybę išgyventi. Ligoninės gydytojai jai davė fagų IV, o kai kuriuos panaudojo drėkinančiose priemonėse, kurias tepė ant odos.

Holdaway galėjo palikti ligoninę po devynių dienų. Riešo žaizdos išnyko, oda pagerėjo, kepenys buvo geresnės. Ji ir šiandien gauna fagų terapiją. Gydytojai pažymėjo, kad ji turėjo „beveik nėra šalutinių poveikių“ nuo fagų. Tačiau tyrėjai šiuo metu drąsiai vadina tai visišku gydymu.

Nors praeityje kiti buvo gydomi fagų terapija, Holdaway atvejis išskirtinis yra genų inžinerijos būdu sukurtų bakteriofagų naudojimas. Tyrėjai pašalino geną faguose ir nepridėjo naujų.

Mokslininkai nori pamatyti didelius klinikinius tyrimus, prieš palaikydami fagų terapiją kaip veiksmingą bakterinių infekcijų gydymą. Anekdotiniai atvejai, tokie kaip „Holdaway“, teikia vilties, tačiau jų nepakanka, kad fagai būtų parduodami jūsų vietinėje vaistinėje artimiausiu metu.

Tyrėjai taip pat perspėja, kad fagų terapija yra labai specifinė. Fagai, užmušę infekciją Holdaway kūne, netiko pacientui, turinčiam kitokią bakterijų atmainą. Nepaisant susidomėjimo, fagų bibliotekos vis dar yra palyginti mažos, palyginti su egzistuojančiomis bakterijoms. Kad jie taptų priimtu gydymu, teks atlikti daug daugiau tyrimų.

Fagų tyrinėtojams vilties teikia vienas dalykas - dėl intensyvėjančio susidomėjimo savo sritimi atsparumas antibiotikams aplink pasauli. Infekcijos, kurios anksčiau buvo gydomos vienu antibiotiku, dabar tampa atsparios keliems vaistams. Tačiau fagus nėra lengva naudoti kaip gydymą ir jiems kyla daug problemų. Pavyzdžiui, reikia laiko izoliuoti ir rasti tinkamą fagą, galintį sunaikinti kiekvieno tipo bakterijas.

Yra pranašumų naudojant fagus vietoj tradicinių antibiotikų. Fagai nepuola žmogaus ląstelių ir yra labai būdingi bakterijoms. Jie nesutrikdytų žarnyno mikrobiomo ir nesukeltų virškinimo problemų, pavyzdžiui, tipiškų antibiotikų. Fagai taip pat veikia antibiotikams atsparias bakterijas, todėl bakterijoms sunkiau sukurti atsparumą fagams, nes jų ląstelės yra sunaikintos. Fagų terapija yra daug žadanti kaip individualizuotas gydymas ateityje.