Keď sa u Isabelle Holdaway vyskytla po transplantácii pľúc závažná bakteriálna infekcia, mala len málo možností liečby. Infekcia sa rozšírila do jej tela a bola odolná voči antibiotikám. Úžasného zotavenia sa jej však podarilo vďaka geneticky upraveným vírusom, ktoré baktérie usmrtili.
Príbeh Isabelle Holdawayovej
Isabelle Holdaway mala 15 rokov, keď jej transplantovali pľúca kvôli cystickej fibróze. Pretože transplantácia orgánov vyžaduje, aby pacienti užívali lieky, ktoré potláčajú ich imunitný systém, bol liek Holdaway náchylný na infekcie. Lekári sa domnievajú, že už mala Mycobacterium abscessus baktérie v jej systéme, pretože je to bežné u pacientov s cystickou fibrózou.
Imunosupresívne lieky umožňovali baktériám vyrastať mimo kontroly v jej tele. Dostala závažnú infekciu na hrudníku, pečeni, trupu a iných častiach tela. Infekcia bola odolná voči antibiotikám, preto ju lekári z Veľkej nemocnice Ormond Street Hospital vo Veľkej Británii poslali domov na paliatívnu starostlivosť s malou nádejou na uzdravenie.
Matka Holdawayovej skúmala možnosti liečby online a objavila ich fágová terapia. Fágy sú vírusy, ktoré môžu ničiť baktérie, a vedci s nimi experimentujú už mnoho rokov. Holdawayová podstúpila experimentálne ošetrenie fágom, ktoré jej zachránilo život.
Ako fágy zabíjajú baktérie
Bakteriofágy alebo fágy sú vírusy, ktoré môžu zabíjať baktérie. Aj keď majú fágy rôzne tvary a veľkosti, majú tendenciu mať buď DNA, alebo RNA. Fágy, ktoré boli objavené v 20. rokoch 20. storočia, pomáhali liečiť bakteriálne infekcie, ako je cholera. Avšak objav penicilínu v roku 1928 presunul pozornosť od fágov, pretože antibiotiká sa stali populárnymi.
Pretože fágy sú vírusy, nemôžu sa množiť bez infikovania hostiteľa. Bakteriofágy majú tendenciu nasledovať dva všeobecné procesy infikovania baktérií: lytický cyklus a lyzogénny cyklus. V lytický cyklusfágy infikujú baktérie, preberú bunky a použijú ich na prípravu ďalších fágov, kým bunky nelyzujú alebo neprasknú.
V lyzogénny cyklusfágy infikujú baktérie, vložia ich DNA do genetickej informácie baktérie a bunky zahŕňajú DNA počas bunkového delenia. Tento kúsok fágovej DNA sa nazýva prorok. Môže sa stať aktívnym a vytvárať fágy, ktoré by naštartovali lytický cyklus.
Je však dôležité poznamenať, že fágy sú veľmi špecifické. To znamená, že každý typ infikuje iný typ baktérií. Jeden fág môže pôsobiť iba na jeden druh baktérií a na iné nie.
Fágy, ktoré zachránili tínedžera
Potom, čo sa matka Holdaway dozvedela o fágovej terapii, lekári v nemocnici Great Ormond Street Hospital spojený s Rebekou Dedrickovou a Grahamom Hatfullom na University of Pittsburgh, ktorí mali zbierku fágy. Zostavenie zbierky pomohol program Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), ktorý je vysokoškolským výskumným kurzom. Mnoho fágov bolo objavených jednoduchým zakopaním do pôdy.
Vedci z University of Pittsburgh mali fágy na experimentovanie, nevedeli však, ktoré z nich ich skutočne zabijú Mycobacterium abscessus baktérie, ktoré infikovali Holdaway. Strávili týždne pestovaním baktérií a ošetrovaním rôznymi fágmi. V roku 2018 bakteriofág, ktorý nazvali Muddy, zabil baktérie v Petriho miske.
Aj keď bol Muddy dôležitým nálezom, vedci vedeli, že aj baktérie sa môžu stať odolnými voči fágom. Chceli nájsť viac fágov schopných pomocou lytického cyklu liečiť infekciu tínedžera. O mesiace neskôr zistili, že fágy ZoeJ a BP môžu tiež pôsobiť na baktérie. Tím musel geneticky modifikovať ZoeJ a BP, aby boli lytické namiesto lyzogénnych. Pre Holdaway vytvorili kokteil z týchto troch fágov.
Liečba fágom
Vedci z University of Pittsburgh dodali svoj fágový kokteil do nemocnice Great Ormond Street Hospital v Londýne. Do tohto bodu sa Holdawayova infekcia ďalej šírila a mala 1% šancu na prežitie. Lekári v nemocnici jej dali intravenózne podať fágy a niektoré použili v masti, ktorú jej nasadili na pokožku.
Holdaway mohol opustiť nemocnicu po deviatich dňoch. Rany na zápästí odišli, jej pokožka sa zlepšila a pečeň bola lepšia. Aj dnes pokračuje v liečbe fágmi. Lekári poznamenali, že mala „takmer žiadne vedľajšie účinky“ z fágov. Vedci to však v súčasnosti váhajú nazvať úplným vyliečením.
Aj keď boli iní v minulosti liečení fágovou terapiou, jedinečný prípad Holdaway je jedinečný v tom, že používa geneticky upravené bakteriofágy. Vedci vymazali gén z fágov a nepridali žiadny nový.
Budúcnosť fágovej terapie
Vedci chcú vidieť rozsiahle klinické štúdie predtým, ako podporia fágovú terapiu ako účinnú liečbu bakteriálnych infekcií. Neoficiálne prípady, ako sú Holdaway, poskytujú nádej, ale nestačia na to, aby sa fágy v blízkej budúcnosti predali v miestnej lekárni.
Vedci tiež varujú, že fágová terapia je veľmi špecifická. Fágy, ktoré zabili infekciu v tele Holdawaya, nefungovali u pacienta s iným kmeňom baktérií. Napriek záujmu sú fágové knižnice stále relatívne malé v porovnaní s tými, ktoré existujú pre baktérie. Aby sa z nich stala akceptovaná liečba, bude sa musieť uskutočniť oveľa viac výskumov.
Fágy vs. Antibiotiká
Jedna vec, ktorá dáva fágovým výskumníkom nádej, je rastúci záujem o ich oblasť z dôvodu zosilnenia odolnosť voči antibiotikám okolo sveta. Infekcie, ktoré sa predtým liečili jedným antibiotikom, sa dnes stávajú rezistentnými na viac liekov. Fágy však nie sú ľahko použiteľné ako liečba a prichádzajú s mnohými výzvami. Napríklad nejaký čas trvá, kým sa izoluje a nájde správny fág, ktorý môže zabiť každý typ baktérie.
Používanie fágov namiesto tradičných antibiotík má výhody. Fágy nenapádajú bunky človeka a sú vysoko špecifické pre baktérie. Nerušili by črevný mikrobióm a nespôsobovali by tráviace ťažkosti ako typické antibiotiká. Fágy pôsobia aj na baktérie rezistentné na antibiotiká a pre baktérie je ťažšie vyvinúť rezistenciu na fágy, pretože sú ich bunky zničené. Fágová terapia má v budúcnosti veľa sľubu ako personalizovaná liečba.