Istraživači imaju novu taktiku borbe za borbu protiv bakterijskih infekcija otpornih na lekove. Njihova strategija uključuje korišćenje kolekcija bakteriofaga, virusa koji prirodno napadaju bakterije. U novoj studiji, istraživači sa Univerziteta u Čikagu Pritzker School of Molecular Engineering (PME) i UChicago Medicine pokazali su da mešavina ovih faga može uspešno lečiti infekcije Klebsiella pneumoniae otporne na antibiotike kod miševa.
U isto vreme, međutim, rad tima je otkrio koliko složene mogu biti interakcije između faga i bakterija; virusi za koje se predviđalo da će biti najefikasniji u izolovanim posudama za kulturu nisu uvek delovali na životinjama. Štaviše, i fagi i bakterije mogu da evoluiraju tokom vremena – u nekim slučajevima, fagi su evoluirali da budu efikasniji u ubijanju bakterija, dok je u drugim slučajevima Klebsiella razvila otpornost na fage.
„Još uvek mislimo da su fagi neverovatno obećavajući pristup u lečenju bakterija otpornih na lekove kao što je Klebsiella“, rekao je Mark Mimi, docent molekularnog inženjeringa i viši autor novog rada, objavljenog u Cell Host & Microbe. „Ali fagi su kao živi antibiotik koji se stalno menja, što im daje dosta složenosti.“
Klebsiella pneumoniae su uobičajene bakterije koje se nalaze u crevima ljudi gde nanose malo štete. Međutim, kada bakterije pobegnu na druga tela, kao što su otvorene rane, pluća, krvotok ili urinarni trakt, mogu izazvati teže infekcije. K. pneumoniae se često širi u bolničkim uslovima, a sojevi otporni na lekove postali su uobičajeni.
„U mojoj klinici vidim pacijente sa rekurentnim infekcijama urinarnog trakta izazvanim Klebsiellom“, kaže uroginekolog Sandra Valaitis, MD, UChicago Medicine, koautor novog rada. „Često ovi bakterijski sojevi razvijaju otpornost na oralne antibiotike, ostavljajući pacijentima manje mogućnosti za uklanjanje infekcije. Hitno su nam potrebni novi načini lečenja ovih bakterija.“
Fagi su više od jednog veka poznati kao prirodni neprijatelji bakterija i proučavali su njihov potencijal za lečenje infekcija. Međutim, fagi su obično veoma specifični za jednu vrstu bakterija i bilo je teško predvideti ova poklapanja.
U novom istraživanju, Ella Rotman – naučnica u laboratoriji Mimee – pregledala je otpadnu vodu kako bi izolovala fage koji bi mogli efikasno da ubiju 27 različitih sojeva Klebsiele, uključujući 14 koji su nedavno izolovani od pacijenata sa Univerziteta u Čikagu. Tim je identifikovao nekoliko desetina faga sa sposobnošću da ubiju barem neke sojeve Klebsiella. Zatim su istraživači analizirali koji genetski faktori u bakterijama su ih učinili najsklonijim da budu ubijeni ili oslabljeni od strane svakog od tih faga.
Na osnovu te analize, Rotman i njene kolege razvile su mešavinu od pet faga od kojih je svaki ciljao različite komponente bakterije. U posudama za kulturu, kao i kod miševa, ovaj koktel faga je povećao verovatnoću da će imuni sistem napadnuti bakterije Klebsiella otporne na antibiotike i, u nekim slučajevima, podložnije lečenju antibioticima. Međutim, u drugim slučajevima, bakterije su postale otpornije na antibiotike nakon tretmana.
„To je jedna od onih stvari gde biologija često ne funkcioniše onako kako želite“, kaže Mimi. „Ali to nam daje priliku da proučimo detaljnu dinamiku između faga i bakterija.“
Izlažući mešavinu faga nizu izolovanih bakterija Klebsiella, istraživači su fagu dali priliku da evoluira. Ovo je poboljšalo sposobnost koktela da ubije Klebsielu. Kod miševa, smeša je efikasno ubila ili oslabila Klebsielu. Istraživači su primetili koevoluciju između bakterija i faga u crevima miša, gde je Klebsiella evoluirala da izbegne napad faga, a fag se suprotstavio kako bi bolje inficirao izmenjene bakterije.
Mimijeva laboratorijska grupa nastavlja eksperimente kako bi bolje razumela kako različiti parovi faga i bakterija međusobno deluju i kako prisustvo drugih faga i bakterija – koje se prirodno nalaze u ljudskom telu – utiče na to. Istovremeno, u saradnji sa Valaitisom, oni traže odobrenje od Uprave za hranu i lekove (FDA) za malo kliničko ispitivanje testiranja mešavine faga kod pacijenata sa infekcijama urinarnog trakta.
„Ovo istraživanje je pozitivan korak napred u pokušaju da se razvrsta složenost faga i da se približe klinici“, kaže Mimee.
