A Comeback of Phage Therapy ScienceBlog
Virușii care atacă în mod specific bacteriile, așa-numiții bacteriofagi (fagi pe scurt), au fost descoperiți în urmă cu un secol și utilizați terapeutic împotriva infecțiilor bacteriene. Când antibioticele au început înaintarea lor triumfătoare, fagii au fost uitați în majoritatea țărilor. Apariția bacteriilor rezistente la antibiotice și lipsa de noi substanțe eficiente au reînviat acum interesul pentru terapia cu fagi. Într-un articol anterior, renumitul virolog Karin Moelling (em. Prof. pentru Virologie la Universitatea din Zurich și lider de grup la Institutul Max Planck pentru Genetică Moleculară) a prezentat ce sunt fagii și cum funcționează aceștia [1]. Acum scrie despre utilizarea terapeutică a fagilor și dă exemple promițătoare.
De bacterii împotriva cărora antibioticele nu mai pot ajuta ...
Dezvoltarea rapidă a rezistenței la arsenalul de antibiotice existente reprezintă una dintre cele mai mari amenințări globale la adresa sănătății și a practicilor medicale obișnuite (cum ar fi intervențiile chirurgicale, tratamentele tumorale). Problema este agravată de faptul că noile substanțe antibacteriene - cel puțin pentru următorul deceniu - nu vor fi Vederea este. OMS presupune în prezent că cel puțin 700.000 de oameni din întreaga lume mor în fiecare an din cauza infecțiilor cu germeni rezistenți (în cel mai rău caz, acest număr poate crește până la 10 milioane în 2050) [2]; în Uniunea Europeană este estimat la 33 000 de astfel de decese [3], numai în Berlin este o victimă în fiecare săptămână.
În căutarea din ce în ce mai urgentă a alternativelor pentru tratarea infecțiilor bacteriene, cercetătorii își amintesc acum o posibilă aplicare a fagilor, cunoscută sub numele de terapia cu fagi. ilustrația 1.
... la terapia cu fagi ...
După cum sa descris deja în [1], terapia cu fagi nu este un concept nou. Cu puțin mai mult de o sută de ani în urmă, Félix d'Hérelle (1873-1949) de la Institutul Pasteur a izolat „microbi invizibili” din probele de scaun de la pacienții care sufereau de dizenterie bacteriană ) desemnat. (Modul în care fagii atacă și distrug bacteriile într-un mod foarte specific este descris în [1].) D’Hérelle a recunoscut imediat potențialul terapeutic al descoperirii sale: utilizarea acestor bacteriofagi în infecțiile bacteriene. Bacteriologul britanic Frederick Twort descoperise cu „câțiva ani mai devreme” în filtratul culturilor bacteriene „virusuri ultra-microscopice, nepatogene”; izbucnirea războiului mondial i-a oprit investigațiile, pe care nu le-a continuat după sfârșitul războiului.
Dar cu mult înainte de aceasta, efectele benefice ale fecalelor umane sau animale - probabil bazate pe fagi - au fost folosite cu succes pentru infecții bacteriene la oameni și animale (fecalele conțin până la 10 miliarde de fagi pe gram de greutate uscată): în China secolului al IV-lea, medicii le-au prescris scaun uman slurried ("supă galbenă") pentru diaree și otrăvire alimentară, beduinii au folosit excremente de cămilă - practici care au fost menționate până acum pe tărâmul basmelor.
Bacteriologul englez Ernest Hankin a fost foarte uimit de faptul că indienii se scaldă și beau ritual în râurile sfinte Ganges și Yamuna de secole, în mare parte nevătămat, în ciuda poluării cauzate de canalizarea fecală și de rămășițele plutitoare ale cadavrelor. În 1896, a examinat probele de apă după ce le-a filtrat printr-un filtru de porțelan care era impermeabil la particulele de mărimea bacteriilor. În filtrat a găsit o activitate ridicată împotriva bacteriilor holerei, care era evident de natură biologică, deoarece s-a pierdut atunci când a fost încălzită - această activitate s-a datorat probabil fagilor necunoscuți de atunci. Figura 2.
... și dezvoltarea lor în epoca antibioticelor
Preparatele pentru fagi au fost utilizate în Europa și America până în anii 1940; Producătorii erau i.a. Companii farmaceutice precum Behring, Eli Lilly, Abbott, Parke-Davis și Squibb. Preparatele sub formă de pulbere sau pastile au fost dezvoltate pentru transport mai ușor și au fost încă utilizate în spitalele de campanie în timpul celui de-al doilea război mondial.
Cu toate acestea, când era antibioticelor a început în anii 1940 cu penicilina disponibilă comercial, care a ucis o gamă largă de bacterii chiar și fără o potrivire precisă, terapia cu fagi a fost uitată, cel puțin în țările occidentale. De vreme ce terapia cu fagi a fost acum văzută ca dispensabilă, în anii 1980, colecțiile de fagi au fost în cele din urmă distruse în multe locuri, inclusiv la Institutul Pasteur și la Lyon. În țările din spatele cortinei de fier - în special Rusia, Georgia și Polonia - unde antibioticele nu au fost disponibile mult timp, terapia cu fagi a continuat și se desfășoară și astăzi în mod curent.
O revenire a fagilor
Pe lângă aplicațiile terapeutice, fagii și-au găsit deja aplicarea în unele zone.
... pentru aplicații non-terapeutice
Aprobate pentru conservarea alimentelor în SUA în 2006, fagii au fost folosiți de atunci în numeroase state și, de asemenea, în țările UE. Acestea sunt în principal fagi care sunt direcționați în mod specific împotriva tulpinilor de Listeria periculoase, cum ar fi acestea se găsește în somon afumat, salate gata preparate, produse lactate crude etc. Aceste alimente sunt acum expuse sau acoperite cu un spray de fagi înainte de a fi ambalate. Deoarece fagii - după cum sa menționat - sunt inofensivi pentru organismele superioare, nu trebuie să fie declarați pe ambalaj.
În agricultură, fagii sunt printre alții utilizate ca pesticide biologice în pomicultura și fructe. Fagii pot fi folosiți și pentru combaterea putrefacției bacteriene la cartofi, crescând astfel recolta de recoltare de multe ori.
Alte aplicații non-terapeutice găsesc fagii ca diagnostice rapide, foarte sensibili pentru tulpini bacteriene sau ca dezinfectanți biologici, de ex. din camere contaminate cu listeria sau salmonella.
... pentru aplicații terapeutice ...
În ultimii ani au existat numeroase exemple de cure de la infecții bacteriene, în special cele cu germeni multi-rezistenți; spectrul variază de la diaree severă, infecții ale tractului urinar și inflamația nazofaringelui până la infecții ale plăgilor, picioare „deschise”, degete ulcerante ale diabeticilor, fracturi deschise etc.
Cu toate acestea, problema cu aceste exemple este că acestea sunt adesea studii de caz care nu sunt conforme cu liniile directoare oficiale pentru studiile clinice, care urmează să fie efectuate ca studii dublu-orb randomizate, controlate cu placebo.
... și câteva exemple
Unul dintre studiile de caz de succes din ultimii ani este probabil cazul profesorului californian Tom Patterson, care a devenit popular și prin intermediul videoclipurilor de pe YouTube. Când a călătorit în Egipt cu soția sa în 2015, a contractat o tulpină multi-rezistentă de Acinetobacter baumannii, care a provocat pancreatită și diabet care pun viața în pericol. Patterson a fost dus la spitalul său universitar din San Diego, a căzut în comă și a fost abandonat de medici, dar nu și de soția sa, Steffanie Strathdee. Chiar și un epidemiolog și-a pus în mișcare colegii, medicii și autoritățile din domeniul sănătății: fagii potriviți au fost găsiți împotriva germenilor infecțioși, iar în 2016 FDA americană a acordat permisiunea specială pentru o cerere „Investigative New Drug” (IND) în caz de urgență. După doar trei doze intravenoase de cocktail de fagi, pacientul și-a revenit foarte repede și acum este sănătos. În SUA, acesta a fost primul caz de terapie cu fagi clasificat ca experimental; De atunci, alți pacienți au fost tratați cu succes în San Diego (Centrul pentru aplicații inovatoare de fagi și terapie (IPATH)).
Cu mai mult de 420 de milioane de diabetici în întreaga lume (https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes) terapia cu fagi este văzută ca având un potențial foarte ridicat în tratamentul piciorului/degetului diabetic. Infectate frecvent cu germeni multi-rezistenți, se dezvoltă aici răni profunde, care nu se vindecă, iar amputările sunt singura ieșire în sute de mii de cazuri. Un studiu sistematic multicentric, Fagopied, se desfășoară pe această indicație din 2013, examinând terapia cu fagi versus tratamentul standard. Elizabeth Kutter (Evergreen Lab, Washington), un avocat proeminent al terapiei cu fagi, a raportat recent tratamentul cu succes al unor pacienți cu cocktailuri de fagi pentru Staphylococcus aureus; Fotografiile arătau inițial degetele de la picioare arse și toți pacienții vindecaseră răni după 2 luni; Amputările nu erau necesare.
În fosta țară a Blocului de Est din Polonia, medicii de la Institutul Ludwig Hirszfeld din Wroclaw s-au specializat în terapia cu fagi. Conform informațiilor proprii ale companiei, mai mult de 1500 de pacienți infectați cu germeni rezistenți la antibiotice au fost tratați cu succes cu bacteriofagi din 1980.
Ce este necesar pentru terapia cu fagi
În primul rând, există o lipsă de fagi disponibili. În întreaga lume există prea puține colecții de fagi care sunt eficiente în mod specific împotriva tulpinilor bacteriene patogene și care pot fi înmulțite rapid și furnizate în scopuri terapeutice. O listă actuală (https://phage.directory/) numește 22 de astfel de surse - bănci de fagi, start-up-uri de biotehnologie și organizații necomerciale - inclusiv, printre altele Institutul Leibniz („Colecția germană de microorganisme și culturi celulare” DSMZ; Braunschweig), „Fagenbank” olandez și „Institutul Eliava”.
Sunt disponibili fagi foarte purificați și bine caracterizați
Fagii sunt pretutindeni unde există bacterii: fiecare zonă naturală în care apar bacteriile (patogene) conține probabil și fagi care sunt specifici acestor germeni și care duc la liza lor. Fagii pot fi izolați, caracterizați și testați relativ ușor din astfel de probe. Acestea sunt proceduri standard în mai mulți pași succesivi (Figura 3):
În prima etapă, fagii sunt colectați, purificați, izolați și caracterizați. În acest scop, se prelevează probe (de ex. Din canalizare, sol, gunoi de grajd, excremente), eventual suspendate și apoi centrifugate, prin care bacteriile, care sunt foarte mari în comparație cu fagii, sedimentează. Fagii și alți viruși din supernatant sunt îmbogățiți, purificați, diferiții fagi sunt izolați și, după replicare, ADN-urile lor sunt secvențiate cu precizie la bază.
În al doilea pas, potențialii candidați la terapie sunt testați pentru eficacitate și tipați. Acest lucru necesită tipul corect de bacterii în fiecare caz, la care fagii atrag în mod specific în conformitate cu un principiu de blocare, își injectează materialul genetic în această gazdă, se înmulțesc în ea și, în cele din urmă, îl aduc la liză (vezi [1]). Aplicat culturilor de bacterii patogene, se observă ce tip de fag mănâncă găuri în peluza bacteriană crescută dens, adică este specific agentului patogen și îl lizează. Astfel de fagi specifici sunt înmulțiți, descriși cu precizie și depozitați pentru aplicație.
În cele din urmă, cererea trebuie efectuată de medici: fie ca tratament individual (studiu compasional), fie, mai recent, ca serie de cazuri. După cum arată utilizarea, care are loc de un secol, nu s-au produs până acum efecte secundare grave.
Posibilitatea ca componentele sau genele bacteriene dăunătoare să contamineze și să transfere preparatul poate fi prevenită prin utilizarea produselor fagice foarte purificate, bine caracterizate și complet secvențiate. Un astfel de cocktail de fagi, produs în conformitate cu „Good Manufacture Practice” (GMP) prescris pentru produse farmaceutice, a fost folosit recent în proiectul UE Phagoburn pentru tratamentul rănilor arse infectate cu Pseudomonas aeroruginosa.
Dezvoltarea rezistenței din cauza specificității ridicate pentru un tip bacterian și a evoluției fagului cu această gazdă, împotriva fagilor reprezintă un risc semnificativ mai mic decât este cazul împotriva antibioticelor; combinația de fagi plus antibiotice reduce și mai mult riscul.
O specialitate a terapiei cu fagi este că este corelat cu doza și, de asemenea, se auto-limitează: cu cât sunt mai multe bacterii, cu atât mai mulți fagi sunt produși în bacterii. Dacă toate bacteriile sunt ucise, fagii nu se mai pot înmulți și, de asemenea, pot pieri. Figura 4.
Noi reglementări legale
Terapia cu fagi la oameni nu este aprobată oficial în lumea occidentală, excepțiile sunt reglementările de urgență în sensul Declarației de la Helsinki. Aplicația, care este încă practicată în fostele țări ale Blocului de Est, va fi examinată numai în lumina standardelor occidentale.
Fagii sunt substanțe biologice care nu sunt încă luate în considerare în orientările (deja învechite) ale autorităților de omologare din UE și SUA. Ca urmare, acestea nu pot îndeplini cerințele stricte de standardizare și reproductibilitate formulate odată pentru medicamentele sintetice, vaccinurile, proteinele etc. Acestea necesită un material de pornire precis definit, identic, care nu este posibil în cazul fagilor dacă acestea sunt adaptate în mod specific germenilor fiecărui pacient în parte. Dacă, pe de altă parte, este prevăzută o aplicație mai largă (de exemplu pentru tratarea epidemiilor) și, prin urmare, este necesară o cantitate mare de preparat de fagi, aceasta poate deveni inconsistentă ca urmare a mutației în timpul producției și, astfel, poate duce la eșecul „Buna practică de fabricare” (GMP).
Dacă este o terapie personalizată, așa-numita aplicație Magistrale oferă o cale de ieșire care poate fi practicată deja în Belgia: aici medicul poate prescrie un preparat de fag care este exact adaptat unui pacient cu un anumit germen și este foarte individual se face în farmacia spitalului.
O altă problemă masivă a terapiei cu fagi este că procesul acceptat de dezvoltare a medicamentului prevede un test clinic în care este examinat efectul unui ingredient activ asupra unei ținte (o structură țintă). Acest lucru este problematic cu fagii foarte specifici, deoarece există de obicei mai multe ținte și mai multe fagi - un cocktail de fagi - trebuie utilizate pentru fiecare țintă.
Pentru a putea folosi rapid terapia fagică, este necesar un nou cadru legal pentru produsele medicale care să includă fagii cu caracteristicile lor speciale.
Studii sistematice
Experiența îndelungată și aplicațiile de succes ale terapiei cu fagi în fostele țări din Blocul de Est sunt privite de autoritățile occidentale ca fiind insuficient documentate și ca insuficient de convingătoare în ceea ce privește eficacitatea și apariția posibilă a efectelor secundare grave. Pentru a asigura utilizarea pe scară largă și sigură a terapiei cu fagi, trebuie să fie disponibile numeroase studii clinice sistematice, care oferă apoi o bază pentru autoritățile de reglementare pentru a crea ghiduri pentru terapia cu fagi.
S-ar putea să dureze ani până să ajungă acolo. Până atunci, pacienții pot face un pelerinaj pe propriul risc și cheltuială în Georgia sau Polonia, unde terapia cu fagi se desfășoară în mod curent (un tratament de 3 săptămâni împotriva Staphylococcus aureus multi-rezistent ajunge la aproximativ 5.000 €).
Link-uri conexe
Karin Moelling, Felix Broecker, Christian Willy (12.2018): Un apel de trezire: Acum avem nevoie de terapie cu fagi. Viruși 2018, 10, 688; doi: 10.3390/v10120688
Karin Moelling (10.2017): Viruși în loc de antibiotice.
Karin Moelling: Lumea virusurilor, 2. Fagii (2015); Video 9:22 min.
Karin Moelling: Fără viruși, pur și simplu nu ar exista viață. Virolog Prof. Dr. Karin Mölling vizitează KKL Impuls (2016), video 1:17:05 min.
Karin Moelling: Discuții la masă (24.07.2019), Podcast 52:41 min
Karin Moelling: Noi rapoarte de caz cu terapia cu fagi - Ce este necesar pentru mai mult? (2019). Nursing and Health Care 4: 30-32
William C. Summers (2016) Félix Hubert d'Herelle (1873–1949): Istoria unei minți științifice, Bacteriofag, 6: 4, e1270090, DOI: 10.1080/21597081.2016.1270090
UC San Diego Health (2017): Tratamentul cu fagi salvează o viață. Video 5:57 min. (Cazul Tom Patterson)
Terapia cu fagi: o alternativă eficientă la antibiotice? Video 10:58 min. Institutul Eliava din Georgia este liderul mondial în producția de fagi. Pacienții călătoresc din întreaga lume pentru tratament.