Bakteriofagai – tai virusai, specialiai nukreipti į bakterijas ir jas naikinantys, įšvirkšdami genetinę medžiagą ir priversdami jas replikuoti viruso daleles, kol jos suyra. Šie natūralūs grobuonys atsirado anksčiau nei antibiotikai, bet buvo beveik pamiršti, kai atsirado penicilinas. Didėjant atsparumui antibiotikams, fagų terapija suteikia vilties gydyti atsparias infekcijas dėl tikslaus bakterijų nukreipimo ir prisitaikymo gebėjimų. Dėl jų savaiminio dauginimosi ir specifiškumo jie tampa galinga alternatyva, kai įprastiniai gydymo būdai nepadeda. Gali būti, kad kovoje su superbakterijomis atsirado mikroskopinis herojus.
Atsparumo antibiotikams didėjimas: Pasaulinė sveikatos krizė
Nuo 1928 m., kai buvo atrastas penicilinas, antibiotikai sukėlė revoliuciją medicinoje, nes jais buvo gydomos anksčiau mirtinai pavojingos bakterinės infekcijos. Tačiau jų veiksmingumas sparčiai mažėja dėl antimikrobinio atsparumo.
Bakterijos išvysto gynybinius mechanizmus prieš antibiotikus dėl genetinių mutacijų ir atsparumo genų perdavimo. Šis natūralus procesas paspartėjo dėl piktnaudžiavimo antibiotikais sveikatos priežiūroje ir žemės ūkyje.
Šiandien visame pasaulyje dėl atsparių infekcijų kasmet miršta 700 000 žmonių, o iki 2050 m. prognozuojama, kad jų skaičius pasieks 10 mln. Įprasti plaučių uždegimo, tuberkuliozės ir šlapimo takų infekcijų gydymo būdai tampa neveiksmingi.
Pasaulio sveikatos organizacija paskelbė, kad atsparumas antibiotikams yra viena didžiausių grėsmių pasaulio sveikatai, todėl reikia skubiai imtis koordinuotų veiksmų visuose sektoriuose.
Kas yra bakteriofagai? Paaiškinti gamtos bakterijų grobuonys
Antibiotikams vis dažniau susiduriant su atsparumo problemomis, bakteriofagai yra daug žadanti alternatyva kovojant su bakterinėmis infekcijomis. Šie natūraliai paplitę virusai yra specialiai nukreipti į bakterijas ir jas naikina nekenkdami žmogaus ląstelėms.
Bakteriofagai veikia prisitvirtindami prie bakterijų ląstelių paviršiaus, įterpdami savo genetinę medžiagą ir užgrobdami bakterijų mechanizmus, kad būtų gaminama daugiau fagų. Šis procesas galiausiai sukelia bakterijų plyšimą ir žūtį.
Kitaip nei plataus veikimo spektro antibiotikai, kiekvienas bakteriofagas veikia konkrečias bakterijų rūšis ar padermes, todėl kuo mažiau trikdo naudingąją mikrobiotą. Dėl jų savaiminio dauginimosi jų skaičius infekcijos vietose didėja, todėl gali prireikti mažiau gydymo procedūrų nei įprastais antibiotikais.
Istorinė fagų terapijos kelionė: Nuo atradimo iki naujo atradimo
Bakteriofagai buvo atrasti dar iki antibiotikų eros, nors Vakarų medicina ilgus dešimtmečius nepastebėjo jų terapinio potencialo. 1917 m. Feliksas d’Herelis (Felix d’Herelle) sukūrė terminą „bakteriofagas” ir pirmasis Paryžiuje ėmėsi pirmųjų gydymo metodų.
Sovietų mokslininkai tęsė fagų tyrimus visą XX a., o Vakarų medicina po penicilino atradimo perėjo prie antibiotikų.
Pastarojo meto atsparumo antibiotikams krizės sukėlė naują susidomėjimą fagoterapija. Sėkmingas 2016 m. Tomo Pattersono, kuris pasveiko nuo daugeliui vaistų atsparios Acinetobacter baumannii infekcijos naudodamas eksperimentinius fagus, gydymas tapo lūžio tašku, kai Vakarai iš naujo apsvarstė šį šimtmečio senumo gydymo metodą.
Kaip veikia fagų terapija: Tikslus taikinys – bakterijos
Bakteriofagai, arba fagai, veikia pagal nepaprastai tikslų biologinį mechanizmą, kuris iš esmės skiriasi nuo tradicinių antibiotikų. Šie virusai taikosi tik į konkrečias bakterijų rūšis, prisitvirtindami prie bakterijų ląstelių paviršiaus receptorių ir tik tada įterpdami savo genetinę medžiagą.
Patekę į vidų, fagai perima bakterijų mechanizmus, kad galėtų daugintis, ir galiausiai priverčia ląstelę šeimininkę įtrūkti ir išleisti naujus fagus. Šis itin selektyvus procesas užtikrina, kad naudingosios bakterijos liks nepažeistos, o patogenai bus pašalinti.
Kitaip nei plataus veikimo spektro antibiotikai, fagai vystosi kartu su bakterijomis, natūraliai prisitaikydami įveikti atsparumo mechanizmus. Šis koevoliucinis ryšys leidžia taikyti fagų terapiją antibiotikams atsparių bakterijų sukeltoms infekcijoms gydyti.
Sėkmės istorijos: Atvejų, kai gydymas fagais išgelbėjo gyvybes, analizė
Šis tikslaus nukreipimo mechanizmas leido pasiekti puikių realių rezultatų gelbstint pacientus, sergančius, atrodytų, nepagydomomis infekcijomis. 2016 m. Tomas Pattersonas buvo išgelbėtas nuo mirtinos Acinetobacter baumannii infekcijos naudojant eksperimentinį fagų kokteilį, kai antibiotikai visiškai nepadėjo.
Taip pat Isabelle Holdaway, paauglė cistine fibroze serganti pacientė, serganti išplitusia Mycobacterium abscessus infekcija, 2018 m. pasveiko po individualizuotos fagų terapijos.
Klinikinių tyrimų metu gydymas fagais taip pat buvo naudingas ir karo veteranams, sergantiems diabetinės pėdos opomis, užkrėstomis MRSA. Šie laimėjimai rodo, kad fagoterapija gali būti perspektyvi alternatyva, kai įprastinis gydymas yra neveiksmingas kovojant su atspariomis bakterinėmis infekcijomis.
Fagų terapijos įgyvendinimo iššūkiai ir apribojimai
Nepaisant daug žadančios klinikinės sėkmės, keli svarbūs iššūkiai trukdo plačiai taikyti fagoterapiją šiuolaikinėse sveikatos priežiūros sistemose. Biologiniams dariniams, kurie evoliucionuoja ir kuriuos reikia individualizuoti, reglamentavimo sistemos tebėra netinkamos. Sudėtinga standartizuoti gamybą, nes fagų negalima gaminti masiškai kaip įprastų vaistų.
Dėl siauro fagų šeimininkų spektro prieš gydymą būtina tiksliai identifikuoti bakterijas. Bakterijų atsparumas gali išsivystyti dėl mutacijos, tačiau ne taip greitai kaip antibiotikams. Sveikatos priežiūros specialistai nėra tinkamai apmokyti taikyti fagus, o draudimo kompensavimo modeliai nėra sukurti.
Be to, komercinę plėtrą apsunkina intelektinės nuosavybės klausimai, nes natūraliai atsirandančių fagų negalima patentuoti, o tai mažina farmacijos pramonės investicijas.
Sinergetinis potencialas: Fagų derinimas su įprastais antibiotikais
Daug žadantis būdas spręsti atsparumo antibiotikams problemą yra bakteriofagų terapijos derinimas su tradiciniais antibiotikais, sukuriant didesnę gydymo sinergiją nei taikant bet kurį iš šių būdų atskirai.
Ši strategija, vadinama fagų ir antibiotikų sinergija (PAS), turi daug privalumų. Fagai gali padidinti atsparių bakterijų jautrumą antibiotikams, suardydami bioplėveles ir ląstelinius gynybos mechanizmus. Ir atvirkščiai, antibiotikai gali padidinti fagų veiksmingumą, sukeldami stresą bakterijų populiacijoms.
Tyrimai rodo, kad šie deriniai gali sumažinti reikalingas antibiotikų dozes, o tai gali sumažinti šalutinį poveikį ir selektyvų spaudimą atsparumui vystytis. Ankstyvieji klinikiniai tyrimai rodo, kad sudėtingos infekcijos, pavyzdžiui, diabetinės pėdos opos ir sąnarių protezų infekcijos, kai monoterapija nepadeda, gali būti sėkmingai gydomos.
Fagų terapijos ateitis: Mokslinių tyrimų ribos ir klinikinis pritaikymas
Ateinantį dešimtmetį pagrindinis fagoterapijos iššūkis – ne tik eksperimentinis gydymas, bet ir įprastinė medicina. Mokslininkai kuria fagų bibliotekas su tūkstančiais apibūdintų virusų, o reguliavimo sistemos vystosi, kad būtų galima pritaikyti individualizuotą gydymą fagais.
Klinikinis pritaikymas vyksta keliose srityse: žaizdų priežiūros centrai diegia fagų prisotintus tvarsčius, inhaliacinė kvėpavimo takų infekcijų terapija ir žarnyno mikrobiomo atkūrimas naudojant fagų kokteilius. Farmacijos pramonė pradėjo investuoti į fagų inžinerijos platformas, kurios pagerina pristatymą ir stabilumą.
Sėkmė priklauso nuo gamybos protokolų standartizavimo, patikimų veiksmingumo matavimų nustatymo ir sveikatos priežiūros specialistų mokymo apie fagų parinkimo ir vartojimo metodus.
