Keď už nepomáhajú antibiotiká; Bakteriofág; Časopis Zdravie online

Bakteriofágy - 100 rokov stará terapia
zažíva prebudenie!

Zvyšovanie neúčinnosti antibiotík v dôsledku Formácie odporu a Narušenie rovnováhy Mikrobióm tela (1) predstavuje pre lekárov čoraz väčšie problémy pri liečbe zápalov spôsobených baktériami. Môže používať terapiu, ktorá sa už dlho úspešne používa ako štandard vo východných krajinách Bakteriofág tiež v Nemecku, kde bola táto terapia po nástupe antibiotík dlho považovaná za „zastaranú“, sa dnes používa ako dobrý doplnok alebo dokonca alternatíva (2)?

časopis

Túto tému som už mierne upravenú a skrátenú publikoval v článkoch časopisu „Gynekológia a pôrodníctvo“ v aktuálnom vydaní (júl 2020). Je to jeden z tých článkov, ktoré sa neustále revidujú, pretože verím, že táto téma nás bude v budúcnosti aj naďalej zamestnávať.

oblasti použitia

Prieskum a rokov používania na východe už v minulosti preukázal nespočetné množstvo lekárskych možností využitia. Pre svoje úžasné schopnosti sa tam bakteriofágy už dlho používajú nielen vo výskume, ale aj v praktickej medicíne pre nasledujúce choroby:

  • Problémy s trávením
  • Dámske zapaľovanie,
  • infekcia pľúc
  • Liečba onkologických ochorení („rakovina“)
  • Autoimunitné choroby
  • Metabolické choroby, ako je diabetes mellitus
  • Infekcia rany,
  • Infekcie močových ciest,
  • Zápal kostí (osteomyelitída)
  • Zápal ucha (otitis)

Čo sú bakteriofágy a vďaka čomu sú také výnimočné?

Fágy sú vírusy, ktoré sa špecializujú na infikovanie konkrétnej baktérie alebo určitého bakteriálneho kmeňa (3, 4). Špeciálne sa viažu na baktérie určitého druhu alebo v niektorých prípadoch iba na určité kmene druhu a injikujú ich genetický materiál. To sa potom replikuje v baktérii, aby sa vytvorili nové fágy.

Prirodzene sa nachádzajú všade tam, kde sa nachádzajú aj baktérie (5), tj. Tiež v ľudskom tele alebo v životnom prostredí. Preto neexistujú žiadne alergie. Pretože sú zvyčajne oveľa menšie ako baktérie, dajú sa pomerne ľahko odfiltrovať. Existujú fágové banky na terapeutické účely. Špeciálne sa tam vyrábajú fágy. Ale už existujú fágové zmesi pre najbežnejšie choroby.

Samy nie sú schopné reprodukcie, ale potrebujú k tomu hostiteľa (6). Pretože sa na infekcii zvyčajne podieľa niekoľko druhov baktérií, používajú sa fágové koktaily (zmes rôznych typov fágov) (7).

Čo je rezistencia na antibiotiká?

Baktérie, ktoré sa stali odolnými voči antibiotikám, sa časom prispôsobili svojim účinkom, takže im už nemôžu ublížiť. Dnes existujú bakteriálne infekcie pľúc, ktoré už nereagujú na bežné antibiotiká, ako sú betalaktámové antibiotiká (napr. Amoxicilín). Ani takzvané rezervné antibiotiká, ktoré sa potom používajú, bohužiaľ niekedy nemôžu robiť nič ani s takzvanými multirezistentnými zárodkami. Existuje tiež niekoľko vlastných obranných systémov tela, ktoré robia všetko pre zvládnutie infekcie, vrátane horúčky, ale ak sa baktérie vymknú spod kontroly, môže dôjsť k smrti.

Prečo môžu antibiotiká oslabiť imunitný systém

Dôvod je jednoduchý. Antibiotiká sa čoraz častejšie predpisujú pri relatívne ľahkých infekciách a na druhej strane sa používajú pri výrobe našich potravín, najmä pri výkrme zvierat. Vďaka tomu prichádzajú patogénne zárodky, ktoré v našom organizme často trvale žijú v malom počte, opakovane do kontaktu s antibiotikami. Mnoho mikróbov, ktoré, ak by sa im vymkli spod kontroly, by mohlo viesť k chorobám, sa potom zabije.

1. Mutované choroboplodné zárodky sa môžu lepšie množiť

Pár zárodkov však vždy prežije. U nich boli drobné zmeny výsledkom mutácií, ktoré sa z času na čas vyskytujú počas delenia buniek. Týmto spôsobom môžu blokovať schopnosť antibiotika útočiť.

Zrazu sa lepšie množia, pretože sa už nevylučujú. Toto podporuje skutočnosť, že sú zabité aj naše fyziologické „obranné zárodky“ vlastného mikrobiómu v tele (súhrn zárodkov, ktoré žijú v ľuďoch a na nich a ktoré hrajú kľúčovú úlohu v imunitnom systéme).

2. Mikrobióm je oslabený

Len nedávno sme začali hodnotiť, do akej miery je mikrobióm (celý rad mikróbov) dôležitý pre ľudský organizmus. Vedomie, že mnoho bakteriálnych kmeňov má veľký význam pre imunitný systém, trávenie, prenos signálu a mnoho ďalších procesov, nás prinútilo prehodnotiť neopatrné používanie relatívne nešpecifických antibiotík, pretože môžu ľahko narušiť krehkú rovnováhu zárodkov.

Po útoku antibiotikami sú často narušené nielen obranné funkcie, ale aj ďalšie rôzne funkcie mikrobiómu, čo samozrejme často súvisí. Antibiotiká napríklad poškodzujú konkurenčnú bakteriálnu flóru Candida albicans (druh huby), ktorá sa náhle výbušne množí a okrem iného môže okrem zažívacích porúch viesť u pacientov so zníženou imunitou k závažným systémovým mykózam. Preto je také dôležité obnoviť črevný mikrobióm po dlhom období antibiózy.

Aj keď sa baktérie môžu tiež stať odolnými voči fágom prostredníctvom mutácie, často v procese stratia svoju virulenciu. Okrem toho sa rýchlo vytvárajú nové typy fágov, ktoré potom môžu zabiť rezistentné baktérie.

Náznak toho, že sa fágy naučia určitým spôsobom adaptovať na svojho hostiteľa, ukazuje aj štúdia z Tbilisi zverejnená v roku 2018 (8). Citlivosť uropatogénnych baktérií na pyobakteriofágy sa zlepšila zo 41% (48/118), po niekoľkých adaptačných cykloch na 75% (88/118).
Mimochodom, ľudské bunky môžu tiež produkovať protilátky proti fágom. To je pravdepodobne dôvod, prečo sa daný fág môže na intravenóznu liečbu použiť iba raz (9).

Problémy s aplikáciou

Typ žiadosti

Problém s používaním fágov ako tabliet alebo kapsúl spočíva v tom, že mnohé z nich sa nedostanú na miesto pôsobenia, pretože sa najskôr vylučujú v zažívacom trakte. Lokálne aplikácie (napríklad pri aplikácii na močový mechúr alebo na rany) však fungujú celkom dobre.

čas

Okrem toho Čas daru dôležité. Zistilo sa, že fágové liečivo sa časom stáva čoraz neúčinnejším, pretože fágy postupne odumierajú. Je teda ťažké vyrobiť štandardizovaný liek, ktorý má vždy konštantnú koncentráciu.

Dávkovanie/koncentrácia

Pretože ak je koncentrácia fágov vo fágovom lieku príliš nízka, prestáva správne fungovať. Problém je v tom, že fág potrebuje na šírenie hostiteľa, ktorý tam pred použitím samozrejme nie je. Mimochodom, tento problém bol fatálny aj pre niektoré štúdie, ktoré na rozdiel od očakávaní vykázali negatívny výsledok. Na začiatku bol efekt veľmi dobrý, ale ku koncu veľmi zlý. Vyšetrovanie potom ukázalo, že koncentrácia fágov v lieku klesla natoľko, že sa stala neúčinnou.

Ale to tiež zohráva úlohu v tele, pretože fágy fungujú lepšie, čím viac „zo svojich“ špecifických baktérií má k dispozícii. Na začiatku je veľa, fágy sa môžu množiť „ako bláznivé“. Postupom času sú však všetky baktérie „vyčerpané“ a fágy sa už nemôžu množiť. Ak sa to dosiahne relatívne skoro a prežije len pár baktérií, môžu sa po rozmnožovaní fágov znova množiť.

Ale ako je opísané vyššie, fágy sa môžu určitým spôsobom prispôsobiť aj „svojim“ baktériám a majú ďalšie vlastnosti, ktoré ešte neboli úplne preskúmané. Niekedy môže byť užitočné aj kombinované použitie s antibiotikami ... Rolu teda zohráva aj dávkovanie a čas podávania

Druhým problémom je veľmi špecifický účinok fágov. Na infekciách sa často podieľajú rôzne choroboplodné zárodky. Chvíľu tiež trvá, kým sa určí presné spektrum zárodkov. Preto v súčasnosti existujú fágové zmesi s rôznymi fágmi, ktoré sú uložené v takzvaných fágových bankách. V prípade závažných infekcií môžete až do presnej diagnózy podať hotové zmesi, ktoré najviac zodpovedajú zárodočnému spektru.

Lytické a lyzogénne cykly

Pri fágoch sa rozlišuje medzi lytickým a lyzogénnym cyklom (10)

Fágový genóm vytvorený v baktérii buď žije ďalej v baktérii a množí sa s ňou ako takzvané profágy (lyzogénny cyklus) alebo sa vytvárajú nové fágy pomocou bakteriálneho genómu a zabíjajú ich (lytický cyklus).

Lytický cyklus

V prvom prípade sa stáva genóm infikovanej baktérie Produkcia vírusov preprogramovaný. Potom baktéria lyžuje (rozpúšťa sa) a produkované fágy sa uvoľňujú. Baktéria zahynie. Nevýhodou je, že fágy sa môžu množiť iba dovtedy, kým sú v nich stále prítomné baktérie. Preto existujú aj výnimky, pri ktorých sú nové fágy odštipnuté na okrajoch vezikúl a uvoľnené, čím baktéria nezahynie.

Lyzogénny cyklus

V takzvanom lyzogénnom cykle je vírusový genóm začlenený do bakteriálneho genómu.
Takto vzniká prorok. Keď sa hostiteľská bunka rozdelí, vírusový genóm sa rozdelí zakaždým, a tak sa rýchlo šíri.
Ak je však baktéria vystavená stresovým faktorom, ako je ožarovanie, jedy, nádory alebo infekcie, lyzogénny cyklus sa zmení na lytický cyklus, pričom sa profágy vyvinú do fágov, uvoľnia sa a hostiteľská baktéria zahynie.

Špeciálne vlastnosti fágov

Fágová DNA sa môže tiež použiť ako a Transportér liekov používajú sa napríklad antibiotiká (11, 12) alebo chemoterapeutické lieky (13), ktoré potom ničia bunku.

To by mohla byť príčina, ktorá sa zistila pri vyšetrovaní, Antibiotiká môžu byť niekedy opäť účinné, ak sa pridá fág. To tiež umožnilo laboratórne bojovať proti takzvaným biofilmom a množstvo podávaných antibiotík by sa mohlo prípadne znížiť, ak by sa fágy používali ako doplnok (24).

Lyzogénne fágy môžu tiež za určitých podmienok extrakt z genómu a rozšíril sa na ďalšie baktérie, potom pripomínajúce lytické fágy. To je obzvlášť užitočné pri prenose informácií (4). Na Gen-
Sekvenovanie tiež zistilo, že ľudská DNA mala sekvencie génov od úplne iných organizmov, ako je bunkový imunitný systém, z ktorých takmer polovica pochádzala z vírusov. Bunku pred tým chránia „vstavané vírusy“
ďalšie vírusové infekcie, pri ktorých sa vyvinuli zložité obranné mechanizmy s vývojom (25,26)!

Vývoj bakteriofágovej terapie

Už v roku 1915 Frederick Twort (14) a krátko nato Felix d’Hérelle v roku 1917 (15) objavili bakteriofágy. O krátky čas neskôr sa úspešne nasadili do boja proti moru a cholere. V roku 1923 založili D´Herelle a jeho priateľ Georgi Eliava to, čo je dodnes známe po celom svete
Inštitút Eliava v Tbilisi v Gruzínsku (16). Odtiaľ sa fágová terapia rýchlo rozšírila, pretože antibiotík bolo málo, najmä počas studenej vojny. Na svojom vrchole ústav zásoboval celý Sovietsky zväz 1 500 zamestnancami
s liekmi. Aj keď sa antibiotiká od 40. rokov 20. storočia čoraz viac používajú na liečbu závažných infekcií, naďalej sa používajú na špeciálne indikácie, najmä v Gruzínsku a Rumunsku. Štúdie vykonané na Západe počas „železnej opony“ neboli známe (17).

Od roku 2005 existuje vo Varšave aj ambulancia špecializovaná na bakteriofágy, ktorej bakteriofágové prípravky sa predávajú v lekárňach v Rusku a v ďalších krajinách východnej Európy.

V roku 2018 bola Nobelova cena v Štokholme udelená sirovi Gregory Paulovi Winterovi a Georgovi Pearsonovi Smithovi za vývoj takzvaného fágového displeja na produkciu protilátok, ktoré sú produkované bunkovou líniou (bunkový klon) a sú namierené proti jedinému definovanému väzobnému miestu antigénu (27).

Aktuálny stav fágovej terapie v západných krajinách.

Napriek 100 rokom dobrých skúseností na východe sa výhodám bakteriofágov pre klinickú terapiu na Západe od nástupu antibiotík v 40. rokoch minulého storočia takmer vôbec nevenovala pozornosť. Iba so vznikom problému multirezistencie a
angažovaní lekári, ktorí pozoruhodne zachránili životy s jednou aplikáciou v jednotlivých prípadoch, si západný svet opäť uvedomil fágovú terapiu (18,19). Okrem americkej lekárky Steffanie Strathdee (Kalifornská univerzita v San Diegu, pozri vyššie), ktorá v roku 2015 pomocou fágovej terapie zachránila svojho manžela Toma Pattersona, prežila vďaka fágovej terapii aj Carnell Holdaway (20) a niekoľko ďalších.
Fágová terapia bola v posledných rokoch zaznamenaná aj v Nemecku.
Napriek tomu v súčasnosti neexistujú dokončené prospektívne randomizované dvojito zaslepené štúdie, ktoré by spĺňali požiadavky na schválenie v Nemecku.

Účinok fágovej terapie nebol (zatiaľ) dokázaný, a preto nie je v súčasnosti schválený. Podľa článku 35 Helsinskej deklarácie (22) sa môže použiť iba v núdzových situáciách a so súhlasom pacienta. Avšak hlavná aplikácia (t.j. liečivo vyrobené individuálne podľa lekárskych pokynov) je už možné v individuálnych prípadoch.
Okrem toho už prebieha veľa sľubných projektov. Okrem iného by musel

štúdia Phage-4-Cure (23),

ktorého cieľom je ustanoviť bakteriofágy ako schválené liečivo proti bakteriálnym infekciám, v závislosti od ich účinnosti, bude čoskoro dokončené.
Zapojené:

  • Fraunhoferov inštitút pre toxikológiu a experimentálnu medicínu (ITEM),
  • Nemecká zbierka mikroorganizmov a bunkových kultúr (DSMZ) Inštitútu Leibniz,
  • Charité - Universitätsmedizin Berlín a
  • výskumná organizácia Charité (CRO).

The Spolkové ministerstvo školstva a výskumu (BMBF) financuje projekt počas troch rokov takmer štyrmi miliónmi eur. Farmaceutický priemysel nie je zapojený.

V Nemecku existujú ďalšie projekty ako Phagoflow v nemocnici Bundeswehr v Berlíne (hlavne chirurgické použitie). Prof. Willy a jeho tím skúmali topickú aplikáciu fágov priamo na rany s bakteriálnymi infekciami spojenými s biofilmom.

Okrem toho existuje veľa ďalších výskumných projektov, ktoré dávajú dôvod dúfať, že ak budú dobré výsledky, v blízkej budúcnosti bude možné v Nemecku schváliť aj fágovú terapiu so všetkými jej možnosťami.

„Úspešnosť fágovej terapie nakoniec závisí od optimálneho dávkovania, správneho načasovania a vhodnej aplikácie bakteriofágov,“ zdôrazňuje Theuretzbacher v rozhovore pre Deutsches Ärzteblatt (25).

Odporúčanie:

Príklad fágovej liečby Tom Patterson - zázračné vyliečenie pomocou fágovej terapie

Často do tohto článku niečo bolo pridané a podľa stavu sa to aj v budúcnosti doplní, prípadne opäť pošle do obchodného vestníka. Zoznam preto môže byť neúplný a zatiaľ nie v abecednom poradí.

(9) Thomas Häusler: Výhody a nevýhody fágovej terapie. In: Binturong. Získané 17. mája 2019 http://www.thomashausler.com/the-advantages-and-disadvantages-of-phage-therapy/)

(22) Helsinská deklarácia - Etické zásady lekárskeho výskumu na človeku. (Memento z 13. novembra 2012 v internetovom archíve) World Medical Association, 2008.
https://web.archive.org/web/20121113075422/http://www.bundesaerztekammer.de/downloads/DeklHelsinki2008.pdf)

(24) Citácia Christine Rohde, kurátorky pracovnej skupiny pre bakteriofágy v Leibniz Institute DSMZ GmbH, Braunschweig.

(25) „Pri hľadaní alternatív“ (Deutsches Ärzteblatt Heft 45, 8. novembra 2019)

(26) „Čo trvá dlho, je konečne ... schválené?“ (Laborjournal 11/2019).