Nowa broń przeciw antybiotykooporności – badania

Bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie, mogą pomóc w walce z infekcjami, wobec których zawodzą antybiotyki. Dr Bartłomiej Grygorcewicz z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego bada ich zastosowanie w leczeniu trudnych zakażeń szpitalnych i opornych na leczenie biofilmów.

Jego badania są szczególnie istotne wobec narastającej antybiotykooporności. Tzw. superbakterie, czyli szczepy niewrażliwe na większość lub choćby wszystkie znane antybiotyki, stają się coraz większym zagrożeniem dla zdrowia publicznego, a liczba zakażeń nimi rośnie na całym świecie w niepokojącym tempie.

Superbakterie mogą pokonać fagi

W tej sytuacji naukowcy z całego świata pilnie poszukują nowych sposobów walki z takimi patogenami. Jednak opracowywanie kolejnych antybiotyków jest procesem niezwykle trudnym i kosztownym. WHO podkreśla, iż rozwój nowych leków z tej grupy praktycznie się zatrzymał – w ciągu ostatnich dekad na rynek trafiły tylko 2-3 zupełnie nowe klasy, a większość nowych preparatów to jedynie modyfikacje istniejących. Dlatego coraz większe zainteresowanie budzą alternatywne metody leczenia infekcji, takie jak bakteriofagi.

– Dobór skutecznego faga zajmuje dni lub tygodnie, a nie dekady, jak w przypadku nowych antybiotyków – podkreślił w dr Bartłomiej Grygorcewicz. – Poza tym fagi można elastycznie łączyć w koktajle, dzięki czemu terapia może być skuteczna choćby wtedy, gdy bakteria uodporni się na pojedynczy wirus.

Naukowiec przypomniał, iż zakażenia bakteriami wielolekoopornymi są jednym z największych problemów współczesnej medycyny. Najtrudniejsze do zwalczania są infekcje związane z biofilmem – wielowarstwową strukturą mikroorganizmów osadzonych w macierzy, która utrudnia działanie leków i układu odpornościowego.

Biofilmy najczęściej rozwijają się na cewnikach, implantach, ranach pooperacyjnych czy w drogach oddechowych pacjentów. – Biofilmy to wyjątkowo trudne do zniszczenia struktury. choćby jeżeli antybiotyk przeniknie do ich wnętrza, część komórek w biofilmie przechodzi w stan uśpienia i pozostaje niewrażliwa na leczenie. Dlatego infekcje tego typu mogą trwać miesiącami lub nawracać – powiedział ekspert.

Jeszcze skuteczniejsze zabójcze koktajle

Najnowsze badania jego zespołu, opisane na łamach „Microbes and Infection”, dotyczyły zakażeń wywoływanych przez Staphylococcus aureus (gronkowca złocistego) i Candida albicans – duet mikroorganizmów, który w niektórych warunkach klinicznych może tworzyć złożone biofilmy mieszane.

– Same bakteriofagi dobrze radzą sobie z bakteriami, ale nie usuwają całego mieszanego biofilmu, w którym współwystępują bakterie i grzyby. Dlatego najlepsze efekty daje połączenie fagów z antybiotykami i lekami przeciwgrzybiczymi. Odpowiednio dobrana kombinacja działa znacznie skuteczniej niż każdy z tych środków osobno – wyjaśnił dr Grygorcewicz.

W ramach pracy naukowcy sprawdzili, jak różne kombinacje tych trzech składników wpływają na skuteczność zwalczania biofilmu. Jego zespół wykazał, iż znaczenie ma nie tylko to, jakie środki zostaną użyte, ale również kolejność ich podawania – w niektórych układach różnice w skuteczności były bardzo wyraźne.

W modelu płynnym, który odzwierciedla zakażenia rozwijające się w środowiskach takich, jak krew czy limfa, najlepsze efekty uzyskano wtedy, gdy najpierw zastosowano bakteriofagi, następnie lek przeciwgrzybiczy, a na końcu antybiotyk. W takim układzie udawało się skutecznie ograniczyć zarówno bakterie, jak i grzyby.

W biofilmie – strukturze znacznie bardziej odpornej na leczenie – optymalne okazało się jednoczesne podanie wszystkich trzech środków lub zastosowanie bakteriofagów wraz z antybiotykiem przed dołączeniem leku przeciwgrzybiczego.

Jak działaja bakteriofagi?

Jak podkreśla naukowiec, rola bakteriofagów w terapii skojarzonej jest często źle interpretowana. Fagi nie przenoszą leków, ale osłabiają bakterie, dzięki czemu stają się one bardziej podatne na działanie antybiotyków i leków przeciwgrzybiczych. W niektórych przypadkach fagi naruszają strukturę bakteryjną, co ułatwia wnikanie leku do komórki, a czasem to właśnie antybiotyk zwiększa namnażanie fagów, wzmacniając ich działanie.

Dlatego tak istotne jest dobranie adekwatnej kolejności stosowania poszczególnych środków. – Zaobserwowaliśmy, iż gdy bakteriofag podany jest jako pierwszy, rozluźnia strukturę biofilmu. Dzięki temu kolejne leki mogą łatwiej wnikać w jego głąb i docierać do ukrytych mikroorganizmów – zaznaczył ekspert.

Jego zdaniem takie odkrycia mogą w przyszłości pomóc opracować skuteczniejsze metody leczenia zakażeń, wobec których klasyczne farmaceutyki zawodzą. Fagoterapia jest już testowana w niektórych krajach, m.in. w Gruzji, Belgii, Australii i Stanach Zjednoczonych. Coraz więcej specjalistów uznaje ją za realną alternatywę dla antybiotyków. W Polsce prowadzi się na razie terapie eksperymentalne, m.in. w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirszfelda PAN we Wrocławiu.

Jednak, jak podkreślił dr Grygorcewicz, droga do powszechnego stosowania fagów w medycynie jest wciąż daleka. – Największym problemem są w tej chwili regulacje prawne. W Unii Europejskiej nie ma jeszcze jednoznacznych przepisów określających, jak powinny wyglądać preparaty fagowe i w jakich przypadkach można je stosować u ludzi – zaznaczył.

Zauważył, iż dopiero niedawno pojawiły się pierwsze zalecenia dotyczące stosowania fagoterapii w weterynarii. Jedynie w nielicznych krajach, np. Belgii, wdrożono także model tzw. magistral phage, który pozwala indywidualnie dobierać i przygotowywać preparaty dla pacjentów. W tym systemie bakteriofagi są traktowane jak leki magistralne, czyli takie, które farmaceuta wytwarza na podstawie recepty lekarskiej, specjalnie dla konkretnego chorego. Z próbki pobranej od pacjenta izoluje się bakterię odpowiedzialną za zakażenie, następnie w laboratorium dobiera bakteriofagi skuteczne, wobec tego szczepu i łączy je w tzw. koktajl fagowy. Gotowy preparat trafia do szpitala, gdzie jest podawany w ramach spersonalizowanej terapii.

Drugim wyzwaniem jest duża specyficzność bakteriofagów. – Każdy z nich atakuje jedynie określony szczep bakterii, co sprawia, iż terapia musi być zawsze szyta na miarę. Jest to zarówno zaleta, jak i wada fagów. Dzięki swojej precyzji nie niszczą pożytecznej mikroflory, ale wymagają dokładnego dopasowania do konkretnego patogenu – powiedział dr Grygorcewicz.

Fagoterapia wyprzedza swoje czasy

Naukowiec jest współzałożycielem Polskiego Towarzystwa Badań nad Wirusami Mikroorganizmów, które łączy specjalistów zajmujących się fagami i ich zastosowaniami. – Staramy się jednoczyć to środowisko na wspólnych konferencjach, budować współpracę między ośrodkami, wymieniać doświadczenia i wspierać rozwój badań nad bakteriofagami w naszym kraju.

– To temat, który na świecie budzi ogromne zainteresowanie. Choć rozwój badań nad fagoterapią wyprzedza w tej chwili obowiązujące regulacje, liczymy, iż w najbliższych latach prawo zacznie nadążać za postępem nauki. Problem narastającej oporności na leki przeciwdrobnoustrojowe staje się coraz poważniejszy i według prognoz może niedługo dorównać skalą największym współczesnym zagrożeniom zdrowotnym – podsumował badacz.

Przeczytaj także: „Bakteriofagi i bakteriocyny pomogą w walce z gronkowcem”.