A ScienceBlog fágterápia visszatérése
A vírusokat, amelyek kifejezetten baktériumokat támadnak, úgynevezett bakteriofágokat (röviden fágokat), egy évszázaddal ezelőtt fedeztek fel, és terápiásán használták bakteriális fertőzések ellen. Amikor az antibiotikumok megkezdték diadalmas fejlődésüket, a legtöbb országban megfeledkeztek a fágokról. Az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok megjelenése és az új hatékony anyagok hiánya mára felélesztette az érdeklődést a fágterápia iránt. Korábbi cikkünkben a neves virológus, Karin Moelling (em. A Zürichi Egyetem virológiai professzora és a Max Planck Molekuláris Genetikai Intézet csoportvezetője) bemutatta, hogy melyek a fágok és hogyan működnek [1]. Most a fágok terápiás alkalmazásáról ír és ígéretes példákat hoz.
Olyan baktériumok közül, amelyek ellen az antibiotikumok már nem tudnak segíteni ...
A meglévő antibiotikumok arzenáljával szembeni rezisztencia gyors fejlődése jelenti az egyik legnagyobb globális veszélyt az egészségre és az általános orvosi gyakorlatokra (például műtét, daganatos kezelések). A problémát súlyosbítja az a tény, hogy legalább az elkövetkező évtizedben nem használnak új antibakteriális anyagokat A látás igen. A WHO jelenleg azt feltételezi, hogy világszerte legalább 700 000 ember hal meg évente rezisztens csírákkal fertőzöttekben (a legrosszabb esetben ez a szám 2050-re 10 millióra nőhet) [2]; az Európai Unióban 33 000 ilyen halál [3], csak Berlinben minden héten egy áldozat.
A bakteriális fertőzések kezelésének egyre sürgetőbb alternatívái után a kutatók most felidézik a fágok terápiájának nevezett fágok lehetséges alkalmazását. 1. ábra.
... fágterápiára ...
Amint azt már az [1] -ben leírtuk, a fágterápia nem új fogalom. Valamivel több mint száz évvel ezelőtt Félix d'Hérelle (1873–1949) a Pasteur Intézetben izolált "láthatatlan mikrobákat" a bakteriális dizentériában szenvedő betegek székletmintáiból ) kijelölt. (A fágok hogyan támadják meg és pusztítják el a baktériumokat egy nagyon specifikus módon, azt az [1] írja le.) D’Hérelle azonnal felismerte felfedezésének terápiás potenciálját: e bakteriofágok felhasználását bakteriális fertőzésekben. Frederick Twort brit bakteriológus néhány évvel korábban "ultramikroszkópos, nem patogén vírusokat" fedezett fel a baktériumkultúrák szűrletében; a világháború kitörése leállította a nyomozását, amelyet a háború befejezése után nem folytatott.
De jóval azelőtt az emberi vagy állati ürülék jótékony hatásait - valószínűleg fágokon alapulva - sikeresen alkalmazták emberek és állatok bakteriális fertőzései esetén (a széklet legfeljebb 10 milliárd fágot tartalmaz száraz tömeg grammonként): Kínában a 4. században az orvosok felírták őket az iszapolt emberi széklet ("sárga leves") hasmenés és ételmérgezés miatt, a beduinok teve ürülékeket használtak - ezeket a gyakorlatokat eddig a mesék birodalmába utalták.
Ernest Hankin angol bakteriológust meglepte, hogy az indiánok évszázadok óta rituálisan fürdenek és iszogatnak a szent Ganges és Yamuna folyókban, nagyrészt sértetlenül, annak ellenére, hogy a székletből származó szennyvíz és az úszó holttest maradványai szennyezik őket. 1896-ban megvizsgálta a vízmintákat, miután egy baktérium méretű részecskék számára át nem eresztő porcelánszűrőn átszűrte őket. A szűrletben magas aktivitást talált a kolera baktériumok ellen, ami nyilvánvalóan biológiai természetű volt, mivel melegítéskor elveszett - valószínűleg ez az aktivitás az akkor még ismeretlen fágoknak volt köszönhető. 2. ábra.
... és fejlődésük az antibiotikumok korába
A fág-készítményeket Európában és Amerikában az 1940-es évekig használták; A gyártók között olyan gyógyszergyárak voltak, mint Behring, Eli Lilly, Abbott, Parke-Davis és Squibb. A szállítás könnyebbé tétele érdekében por vagy tabletta formájú készítményeket fejlesztettek ki, amelyeket a második világháború idején még mindig a terepi kórházakban használtak.
Amikor azonban az 1940-es években megkezdődött az antibiotikumok korszaka a kereskedelemben kapható penicillinnel, amely baktériumok széles skáláját is elpusztította pontos egyezés nélkül, a fágterápiát legalábbis a nyugati országokban elfelejtették. Mivel a fágterápiát ma már elengedhetetlennek tartották, az 1980-as években a fággyûjteményeket végül sok helyen megsemmisítették, többek között a Pasteur Intézetben és Lyonban. A vasfüggöny mögött álló országokban - különösen Oroszországban, Grúziában és Lengyelországban -, ahol az antibiotikumok sokáig nem voltak kaphatók, a fágterápia folytatódott és ma is rendszeresen folyik.
A fágok visszatérése
A terápiás alkalmazások mellett a fágok már találtak alkalmazást bizonyos területeken.
... nem terápiás célokra
A fágokat az Egyesült Államokban 2006-ban engedélyezték az élelmiszerek tartósítására, azóta számos államban és az EU országaiban is használtak fágokat. Ezek elsősorban olyan fágok, amelyek kifejezetten a veszélyes Listeria törzsek ellen irányulnak, például olyanok, amelyek előfordulhatnak füstölt lazacban, kész salátákban, nyers tejtermékekben stb. Ezeket az ételeket most csomagolás előtt fág spray-nek teszik ki vagy bevonják. Mivel a fágok - amint említettük - ártalmatlanok a magasabb rendű organizmusokra, nem szükséges őket feltüntetni a csomagoláson.
A mezőgazdaságban a fágokat többek között biológiai növényvédő szerként használják a gyümölcs- és szőlőtermesztésben. A fágok felhasználhatók a burgonya baktériumos rothadásának leküzdésére is, ezáltal sokszorosára növelve a terméshozamot.
A fágokat nem terápiás célokra, baktériumtörzsek gyors, rendkívül érzékeny diagnosztikájaként vagy biológiai fertőtlenítőszerként is használják, például a listeriával vagy szalmonellával szennyezett helyiségekhez.
... terápiás alkalmazásokhoz ...
Az elmúlt években számos példa volt a bakteriális fertőzések gyógyítására, különösen azokra, akiknél több rezisztens csíra volt; a spektrum a súlyos hasmenéstől, húgyúti fertőzésektől és a nasopharynx gyulladásától a sebfertőzésekig, a "nyitott" lábakig, a cukorbetegek fekélyes lábujjain, a nyitott törésekig stb.
Ezeknek a példáknak az a problémája, hogy gyakran esettanulmányok, amelyek nem felelnek meg a klinikai vizsgálatok hivatalos irányelveinek, amelyeket randomizált, placebo-kontrollos kettős-vak vizsgálatokként kell elvégezni.
... és néhány példa
Az elmúlt évek egyik sikeres esettanulmánya valószínűleg Tom Patterson kaliforniai professzor esete, amely a YouTube-videók révén is népszerűvé vált. Amikor 2015-ben feleségével Egyiptomba utazott, egy Acinetobacter baumannii multirezisztens törzzsel fertőzött meg, amely életveszélyes hasnyálmirigy-gyulladást és cukorbetegséget okozott. Pattersont a saját egyetemi kórházába, San Diegoba vitték, kómába esett, és az orvosok elhagyták, de felesége, Steffanie Strathdee nem. Még egy epidemiológus is megindította kollégáit, orvosait és egészségügyi hatóságait: megfelelő fágokat találtak a fertőző csíra ellen, és 2016-ban az amerikai FDA különleges engedélyt adott egy „Investigative New Drug” (IND) alkalmazásra vészhelyzet esetén. A fág-koktél mindössze három intravénás adagja után a beteg nagyon gyorsan felépült, és most már egészséges. Az Egyesült Államokban ez volt az első kísérleti fágterápia; Azóta más betegeket sikeresen kezeltek vele San Diegóban (Innovatív fágalkalmazások és terápiák központja (IPATH)).
Világszerte több mint 420 millió cukorbeteg (https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes) fágterápiája nagyon nagy potenciállal bír a diabéteszes láb/lábujj kezelésében. Gyakran multirezisztens csírákkal fertőzve mély, nem gyógyuló sebek alakulnak ki, és az amputációk az esetek százezreiben maradnak az egyetlen kiút. A Phagopied szisztematikus multicentrikus tanulmánya 2013 óta folyik erre a javallatra, a fágterápiát és a standard kezelést összehasonlítva. Elizabeth Kutter (Evergreen Lab, Washington), a fágterápia kiemelkedő szószólója nemrégiben beszámolt néhány beteg fag-koktélokkal történő sikeres kezeléséről a Staphylococcus aureus ellen; A fotók kezdetben égő lábujjokat mutattak, és minden betegnél sebek gyógyultak 2 hónap után; Amputációkra nem volt szükség.
A volt keleti blokk országában, Lengyelországban a wroclawi Ludwig Hirszfeld Intézet orvosai a fágterápiára szakosodtak. A cég saját információi szerint 1980 óta több mint 1500 antibiotikum-rezisztens csírával fertőzött beteget kezeltek sikeresen bakteriofágokkal.
Mi kell a fágterápiához
Először is hiányzik a rendelkezésre álló fágok. Világszerte túl kevés olyan fággyűjtemény van, amely kifejezetten hatékony a patogén baktériumtörzsek ellen, és amelyek terápiás célokra gyorsan szaporíthatók és szállíthatók. A jelenlegi lista (https://phage.directory/) 22 ilyen forrást nevez meg - fágbankokat, biotechnológiai startupokat és nem kereskedelmi szervezeteket -, köztük a Leibniz Intézetet ("Német Mikroorganizmusok és Sejtkultúrák Gyűjteménye" DSMZ; Braunschweig), amelyek Holland "Fagenbank" és az "Eliava Intézet".
Rendelkezésre állnak nagyon tisztított és jól jellemzett fágok
A fágok mindenütt ott vannak, ahol baktériumok vannak: Valamennyi természetes (patogén) baktérium előfordulási területe valószínűleg tartalmaz fágokat is, amelyek specifikusak ezekre a csírákra és lízisükhöz vezetnek. Az ilyen mintákból a fágok viszonylag könnyen elkülöníthetők, jellemezhetők és tesztelhetők. Ezek a szokásos eljárások több egymást követő lépésben (3. ábra):
Az első lépésben a fágokat összegyűjtjük, megtisztítjuk, izoláljuk és jellemezzük. Erre a célra mintákat vesznek (pl. Szennyvízből, talajból, trágyából, ürülékből), esetleg szuszpendálják, majd centrifugálják, ezáltal a fágokhoz képest nagyon nagy baktériumok üledék. A felülúszó fágjait és egyéb vírusait dúsítják, tisztítják, a különféle fágokat izolálják, és a replikáció után DNS-eiket pontosan szekvenálják a bázishoz.
A második lépésben a potenciális terápiás jelöltek hatékonyságát tesztelik és tipizálják. Ehhez minden esetben a megfelelő típusú baktériumok szükségesek, amelyekhez a fágok kifejezetten zár és kulcs elv szerint kikötnek, genetikai anyagukat ebbe a gazdaszervezetbe injektálják, szaporodnak benne és végül lebontják (lásd [1]). A kórokozó baktériumok tenyészeteire alkalmazva megfigyelhetjük, hogy a sűrű baktériumos gyepben melyik fág eszi meg a lyukakat, azaz a kórokozóra specifikus és azt lizálja. Az ilyen specifikus fágokat megsokszorozzák, pontosan leírják és tárolják az alkalmazás számára.
Végül az alkalmazást az orvosoknak kell elvégezniük: vagy egyéni kezelésként (együttérző vizsgálat), vagy újabban esetsorként. Amint az egy évszázadon át tartó felhasználás mutatja, komoly mellékhatás eddig nem fordult elő.
A káros baktériumkomponensek vagy gének szennyeződésének és a készítmény átadásának lehetőségét megelőzhetjük nagy tisztaságú, jól jellemzett és teljesen szekvenált fágtermékek alkalmazásával. Egy ilyen fág koktélt, amelyet a gyógyszerek számára előírt "jó gyártási gyakorlat" (GMP) szerint állítottak elő, a Phagoburn uniós projektben nemrégiben alkalmazták a Pseudomonas aeroruginosa fertőzött égési sebek kezelésére.
Az ellenállás kialakulása a baktériumtípusra jellemző magas specifitás és a fág evolúciója ezen gazdaszervezet mellett a fágokkal szemben lényegesen alacsonyabb kockázatot jelent, mint az antibiotikumokkal szemben; a fág és az antibiotikumok kombinációja tovább csökkenti a kockázatot.
A fágterápia különlegessége az, hogy dózissal korrelál és önmagát is korlátozza: minél több baktérium van, annál több fág termelődik a baktériumokban. Ha az összes baktérium elpusztul, a fágok már nem szaporodhatnak és el is pusztulhatnak. 4. ábra.
Új jogi szabályozás
Az embereken végzett fágterápia a nyugati világban nincs hivatalosan jóváhagyva, kivételek a Helsinki Nyilatkozat értelmében vészhelyzeti előírások. Az alkalmazást, amelyet még mindig a volt keleti blokk országaiban gyakorolnak, csak a nyugati normák tükrében vizsgálják.
A fágok olyan biológiai anyagok, amelyeket még nem vettek figyelembe az EU és az USA jóváhagyó hatóságainak (már elavult) irányelveiben. Ezért nem tudják teljesíteni azokat a szigorú szabványosítási és reprodukálhatósági követelményeket, amelyeket egykor szintetikus hatóanyagok, oltóanyagok, fehérjék stb. Ehhez pontosan definiált, azonos kiindulási anyagra van szükség, ami nem lehetséges a fágokkal, ha ezeket kifejezetten az egyes betegek csíráihoz igazítják. Ha viszont szélesebb körű alkalmazást terveznek (például a járványok kezelésére), és ezért nagy mennyiségű fágkészítményre van szükség, ez a gyártás során bekövetkező mutáció következtében következetlenné válhat, és ezáltal kudarcot vallhat az előírt "jó gyártási gyakorlat" (GMP) révén.
Ha személyre szabott terápiáról van szó, az úgynevezett Magistrale alkalmazás olyan kiutat kínál, amely Belgiumban már gyakorolható: itt az orvos felírhat egy fágkészítményt, amely pontosan egy bizonyos csírával rendelkező betegre van szabva, és nagyon egyedi kórházi gyógyszertárban készül.
A fágterápia másik hatalmas problémája, hogy az elfogadott gyógyszerfejlesztési eljárás egy klinikai tesztet ír elő, amelyben megvizsgálják egy hatóanyag célra (célstruktúrára) gyakorolt hatását. Ez nagyon specifikus fágokkal problematikus, mivel általában több célpont van, és mindegyik célhoz több fágot - egy fág koktélt - kell használni.
A fágterápia gyors alkalmazásához új jogi keretre van szükség az orvosi termékek számára, amely magában foglalja a fágokat a sajátosságaikkal.
Szisztematikus vizsgálatok
A fágterápia hosszú tapasztalatait és sikeres alkalmazását a keleti blokk korábbi országaiban a nyugati hatóságok nem eléggé dokumentáltak, és nem meggyőzőek a hatékonyság és a súlyos mellékhatások lehetséges előfordulása szempontjából. A fágterápia széles körű és biztonságos alkalmazásának biztosítása érdekében számos szisztematikus klinikai vizsgálatnak kell rendelkezésre állnia, amelyek alapot adnak a szabályozó hatóságoknak a fágterápia iránymutatásainak elkészítéséhez.
Évekbe telhet, mire odaér. Addig a betegek saját felelősségükre és költségükre zarándokolhatnak Grúziába vagy Lengyelországba, ahol a fágterápiát rutinszerűen hajtják végre (a multi-rezisztens Staphylococcus aureus elleni 3 hetes kezelés körülbelül 5000 euró).
kapcsolódó linkek
Karin Moelling, Felix Broecker, Christian Willy (2018.12.12.): Ébresztő hívás: Most szükségünk van fágterápiára. Vírusok, 2018, 10., 688.; doi: 10.3390/v10120688
Karin Moelling (2017.10.10.): Antibiotikumok helyett vírusok.
Karin Moelling: A vírusok világa, 2. Fágok (2015); Videó 9:22 perc.
Karin Moelling: Vírusok nélkül egyszerűen nem lenne élet. Virológus Prof. Dr. Karin Mölling meglátogatja a KKL Impuls-ot (2016), videó 1:17:05 perc.
Karin Moelling: Asztali beszélgetések (2019.07.24.), Podcast 52:41 perc
Karin Moelling: Új esettanulmányok fágterápiával - mire van szükség még? (2019). Ápolás és egészségügy 4: 30-32
William C. Summers (2016) Félix Hubert d'Herelle (1873–1949): Egy tudományos elme története, Bakteriofág, 6: 4, e1270090, DOI: 10.1080/21597081.2016.1270090
UC San Diego Health (2017): A fágkezelés életet ment. Videó 5:57 perc (The Tom Patterson Case)
Fágterápia: Az antibiotikumok hatékony alternatívája? Videó 10:58 perc A grúziai Eliava Intézet a fággyártásban a világelső. A betegek a világ minden tájáról utaznak kezelésre.