Bakterijske infekcije otporne na više lekova jedno su od najhitnijih pitanja u medicini, situacija za koju se očekuje da će se samo pogoršati u narednim decenijama. Problem se rešava ne samo razvojem novih antibiotika, već i proučavanjem alternativnih antibiotika, kao što su fagi. Među njima je istraživačka grupa za molekularnu evoluciju mikroba na Institutu Maks Plank za evolucionu biologiju u Plonu.
Pokazalo se da se fagi — virusi koji mogu da inficiraju samo bakterije — veoma efikasno bore protiv nekih bakterijskih infekcija. Ipak, malo se zna o dugoročnom uspehu većine fagnih terapija. Ovo uključuje znanje o tome kako bakterije mogu postati otporne na tretman faga i, što je još važnije, da li i kako fagi mogu da prevaziđu takvu otpornost.
U svom nedavno objavljenom radu u Molekularnoj biologiji i evoluciji, istraživači sa Instituta Maks Plank za evolucionu biologiju pokazuju da Escherichia coli C može lako postati otporna na fag ΦKS174 modifikujući svoje molekule površine membrane. Istraživači pokazuju da ovaj otpor može biti prevaziđen pomoću ΦKS174 pod određenim evolucionim režimom. Ovo istraživanje nam pomaže da razumemo evoluciju otpornosti bakterija na infekciju fagom i pokazuje da – pod pravim uslovima – fagi mogu da prevaziđu ovu otpornost.
Bakterije brzo razvijaju otpornost kada su suočene sa pretnjom, bilo da se radi o lečenju antibiotikom ili fagom. Priroda pretnje određuje vrstu otporne bakterije koja se razvija. U setu eksperimenata, Romeier Dherbei i njegove kolege pokazuju da bakterija E. coli C postaje otporna na infekciju ΦKS174 modifikujući svoje molekule spoljne membrane — lipopolisaharide (LPS).
Jednom kada se spoljna membrana E. coli promeni, fagi više ne mogu da se vežu za membranu i stoga ne mogu da inficiraju bakteriju. Sekvenciranje genoma i fenotipizacija evoluiranih bakterija pokazali su da postoji veliki broj evoluiranih LPS varijanti koje sprečavaju infekciju divljim tipom faga.
Da bi terapija fagama bila efikasna, potrebno je prevazići otpornost bakterija na fage. Za razliku od antibiotika, gde se otpornost obično prevazilazi povećanjem doze antibiotika ili promenom antibiotika, fagi mogu sami da evoluiraju da inficiraju otporne bakterije. Dherbei i tim pokazuju da se neke vrste rezistencije mogu prevazići tokom veoma malo generacija faga („lako“ otporne bakterijske vrste). Drugi „tvrdo“ otporni sojevi mogu se inficirati samo rekombinovanjem faga koji su evoluirali da inficiraju lako otporne bakterije.
Eksperimenti pokazuju da bi eksperimentalni okvir evolucije mogao biti održiva strategija za razvoj terapija otpornih na evoluciju u budućnosti. Štaviše, možda je moguće uzgajati dobro proučene sisteme modela faga da bi se inficirali opasni bakterijski patogeni. Ako je uzgoj efektivnih populacija faga moguć, onda se vremenski i skupi koraci izolacije sigurnih i efikasnih faga iz okoline mogu minimizirati.
