De ce fagii nu sunt utilizați împotriva mediilor de tehnologie bacteriene
Odată cu apariția bacteriilor rezistente la medicamente la antibiotice, ne întrebăm de ce fagii (sau bacteriofagii) sunt atât de puțin cunoscuți și folosiți. De exemplu, în 2016, o femeie din Nevada a murit de o infecție bacteriană cauzată de Klebsiella pneumoniae, care era rezistentă la toate antibioticele disponibile. Bacteriile rezistente la colistină, un antibiotic de ultimă instanță, au fost găsite în fermele de porci din China. Bacteriile au evoluat pentru a rezista antibioticelor mai repede ca oricând.
Între timp, oamenii de știință aveau nevoie de cel puțin zece ani pentru a dezvolta un nou antibiotic și pentru a obține aprobarea FDA. Acest răspuns lent înseamnă că pierdem această cursă de înarmare cu antibiotice. Avem nevoie urgentă de o metodă alternativă de combatere a infecțiilor bacteriene. O metodă promițătoare de ucidere a bacteriilor este utilizarea bacteriofagilor: virusuri care infectează și ucid bacteriile.
Bacteriofagii: dușmani naturali ai bacteriilor
Bacteriofagii, numiți pe scurt fagii, au fost descoperiți de Frederick Twort în 1915 și Félix d´Herelle în 1917, cu mai mult de zece ani înainte de penicilină cel mai faimos antibiotic. În anii următori, fagii au fost folosiți cu succes pentru a trata dizenteria și holera. Acești fagi au fost izolați de scaunele pacienților care și-au revenit în mod neașteptat din boală. Oamenii de știință au speculat că există ceva la acești pacienți care a ajutat la eliminarea bacteriilor dăunătoare din intestinele lor.
Ei au izolat fagii de scaun, l-au purificat și au dat fagii altor pacienți. Într-un studiu, 63% dintre persoanele netratate cu holeră din Punjab, India au murit, în timp ce doar 8% dintre persoanele tratate cu fagi au murit. În ciuda acestui succes, terapia cu fagi a fost eclipsată de descoperirea penicilinei și de apariția antibioticelor.
În vremurile în care fagii erau folosiți pentru prima dată în tratarea holerei, oamenii de știință abia începuseră să studieze virușii și speculau cum funcționau. Abia în 1940 primele imagini ale fagilor au fost obținute cu ajutorul unui microscop electronic. Acum știm că fagii sunt viruși care infectează numai bacteriile. Ca tip de virus, fagii nu pot trăi și se pot reproduce singuri. Ei trebuie să invadeze o celulă gazdă, să consume substanțele nutritive ale gazdei pentru a se reproduce și, în cele din urmă, să iasă din celula gazdă, ucigând adesea gazda în acest proces.
În general, fagii își încep distrugerea prin recunoașterea și aterizarea pe o bacterie. Fiecare tip de fag are o zonă specifică de aterizare. Fagul își injectează apoi ADN-ul în bacterii. Acest ADN se copiază, acoperă în continuare învelișul fagului și înfășoară ADN-ul nou creat în noua înveliș. În cele din urmă, fagul produce substanțe chimice toxice care descompun gazda bacteriană din interior spre exterior, eliberând fagii nou creați din exterior pentru a infecta și mai multe bacterii (Figura 1).
Figura 1: Cum ucid bacteriile fagii. (1) Fagul aterizează mai întâi pe o bacterie. (2) Apoi își injectează ADN-ul într-o bacterie. (3) ADN-ul este copiat și este utilizat pentru a face ambalaje pentru o nouă generație de fagi. (4) În cele din urmă, noii faguri asamblează bacteriile explozive, care le ucid.
Beneficiile fagilor față de antibiotice
Un antibiotic este un produs chimic care ucide bacteriile. Face acest lucru prin perturbarea unuia sau mai multor procese importante necesare pentru supraviețuirea bacteriilor. Deoarece aceste procese sunt comune în multe bacterii, un singur antibiotic cu „spectru larg” ar putea ucide mai multe specii de bacterii simultan. În timp ce antibioticele au revoluționat medicina și sunt adesea foarte eficiente în suprimarea infecției bacteriene, fagii bine dezvoltați ar putea avea mai multe avantaje față de antibiotice.
În primul rând, fagii sunt specifici unei specii de bacterii și, prin urmare, este puțin probabil să deranjeze microbii benefici care trăiesc în intestinele noastre. Corpul uman este populat de peste o mie de specii de microbi, care reprezintă aproximativ 3 până la 5 kilograme din greutatea noastră corporală. Acești microbi fac slujbe importante pentru noi, cum ar fi să ne ajute să producem nutrienți pe care nu îi putem produce singuri.