H μικροβιακή αντοχή, η εμφάνιση, δηλαδή, βακτηρίων που δεν αντιμετωπίζονται από τα μέχρι στιγμής διαθέσιμα αντιβιοτικά, αποτελεί μείζον πρόβλημα σε παγκόσμια κλίμακα. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας βρίσκεται στη λίστα με τις δέκα σοβαρότερες απειλές για τη δημόσια υγεία παγκοσμίως. Εκτός από την αύξηση της θνησιμότητας, η μικροβιακή αντοχή ευθύνεται για την επιδείνωση της ποιότητας ζωής των ασθενών και για την παρατεταμένη νοσηλεία τους. Η ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα αντιβιοτικά καθιστά την καταπολέμηση των μολύνσεων που αυτά προκαλούν ιδιαίτερα δύσκολη ή και ακατόρθωτη. Ταυτόχρονα η ανάγκη για εύρεση νέων θεραπειών που θα μπορούν να αντιμετωπίζουν τα πολυανθεκτικά μικρόβια γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική. Οι βακτηριοφάγοι, μικροσκοπικοί ιοί που καταστρέφουν βακτήρια, φαίνεται ότι αποτελούν μια καλή εναλλακτική λύση για την αντιμετώπισή τους.
Οι βακτηριοφάγοι ή απλώς φάγοι είναι μια κατηγορία ιών που εισβάλλουν στα βακτήρια και πολλαπλασιάζονται μέσα σε αυτά προκαλώντας την καταστροφή τους. Οι πρώτες περιγραφές των βακτηριοφάγων έγιναν το 1915 και το 1917 από δύο επιστήμονες που εργάζονταν ανεξάρτητα, τους Frederick W. Twort και Félix d’Hérelle. Σύντομα μετά την ανακάλυψή τους άρχισαν να τους χρησιμοποιούν για τη θεραπεία της πανώλης και της χολέρας. Τα αποτελέσματα, ωστόσο, δεν ήταν επαρκώς ικανοποιητικά κι έτσι μετά την ανακάλυψη των αντιβιοτικών τη δεκαετία του 1940, οι προσπάθειες για την αξιοποίηση των βακτηριοφάγων για τη θεραπεία ασθενειών εγκαταλείφθηκαν.
Παρόλο που το σχήμα τους ποικίλει, η δομή τους είναι σχετικά απλή. Συνήθως αποτελούνται από γενετικό υλικό (DNA ή RNA) το οποίο βρίσκεται μέσα σε ένα πρωτεϊνικό περίβλημα. Οι βακτηριοφάγοι, ενώ είναι λιγότερο γνωστοί σε σχέση με τους ιούς που προσβάλλουν τα φυτά ή τα ζώα, θεωρούνται από τους πιο άφθονους μικροοργανισμούς στη Γη και εντοπίζονται σε πληθώρα οικοσυστημάτων. Βρίσκονται στο χώμα, στα υδάτινα οικοσυστήματα, στο εσωτερικό των οργανισμών, ακόμα και μέσα στον άνθρωπο. Αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του ανθρώπινου μικροβιώματος, μαζί με άλλους ιούς, βακτήρια και μύκητες που ζουν πάνω και μέσα στο σώμα. Θεωρείται ότι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των βακτηριακών πληθυσμών στα όργανα και στις εσωτερικές κοιλότητες του ανθρώπινου σώματος.
Οι βακτηριοφάγοι ως θεραπευτικό μέσο
Το κυριότερο πλεονέκτημά τους για τη χρήση τους για την καταπολέμηση ασθενειών είναι ότι, σε αντίθεση με τα αντιβιοτικά, εξολοθρεύουν μόνο συγκεκριμένα βακτήρια ενώ δεν προσβάλλουν τα κύτταρα των θηλαστικών. Με την κατάλληλη γενετική τροποποίηση μπορούν να έχουν πολύ εξειδικευμένη δράση, χωρίς να καταστρέφουν ολόκληρες τις μικροβιακές κοινότητες του οργανισμού. Τα τελευταία χρόνια η έρευνα γύρω από τους βακτηριοφάγους και τον πιθανό ρόλο τους στην αντιμετώπιση των βακτηριακών λοιμώξεων επανήλθε στο προσκήνιο. Εταιρίες βιοτεχνολογίας, όπως η Ισραηλινή BiomX και η Αμερικάνικη Armata Pharmaceuticals, επενδύουν μεγάλα χρηματικά ποσά για τη χρηματοδότηση κλινικών δοκιμών για την αντιμετώπιση βακτηρίων που προσβάλλουν ασθενείς με κυστική ίνωση με φάρμακα που περιέχουν βακτηριοφάγους. Στόχος είναι η καταστροφή των παθογόνων βακτηρίων διατηρώντας ανέπαφους τους ωφέλιμους μικροοργανισμούς του ανθρώπινου μικροβιώματος.
Οι φάγοι μπορούν να τροποποιηθούν γενετικά ώστε να στοχεύουν συγκεκριμένα στελέχη βακτηρίων. Ήδη από το 2014 επιστημονική ομάδα, χρησιμοποιώντας το εργαλείο τροποποίησης του γονιδιώματος CRISPR/Cas9, κατόρθωσε να δημιουργήσει βακτηριοφάγους που στοχεύουν τον σταφυλόκοκκο που είναι ανθεκτικός στο αντιβιοτικό μεθικιλλίνη. Έτσι απέδειξαν ότι οι βακτηριοφάγοι μπορούν να στοχεύσουν συγκεκριμένα στελέχη βακτηρίων που μπορεί να φέρουν γονίδια που τους προσφέρουν ανθεκτικότητα σε αντιβιοτικά ή να παράγουν τοξίνες, αφήνοντας ανέπαφα τα υπόλοιπα βακτήρια, ακόμα και του ίδιου είδους. Ένα παράδειγμα τέτοιας θεραπείας με φάγους, που έχει εγκριθεί από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ, περιλαμβάνει ένα φάρμακο για την αντιμετώπιση μιας μορφής διάρροιας που οφείλεται στο βακτήριο Escherichia coli που παράγει μια συγκεκριμένη τοξίνη. Τα αντιβιοτικά δεν είναι αποτελεσματικά για την αντιμετώπιση του βακτηρίου, σε αντίθεση με τους γενετικά τροποποιημένους βακτηριοφάγους που στοχεύουν μόνο τα βακτήρια που παράγουν τη βλαβερή τοξίνη.
Τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη γενετικά τροποποιημένων φάγων που στοχεύουν πολυανθεκτικά μικρόβια έχει βρεθεί στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος από ερευνητικές ομάδες και φαρμακευτικές εταιρίες. Οι βακτηριοφάγοι έχουν χρησιμοποιηθεί στο πλαίσιο ερευνητικών προσπαθειών για την καταπολέμηση πολυανθεκτικών μικροβίων, όπως των βακτηρίων Acinetobacter baumannii που προκαλούν σοβαρά προβλήματα υγείας. Τα αποτελέσματα των μελετών είναι ενθαρρυντικά στις περισσότερες περιπτώσεις. Ωστόσο η χρήση γενετικά τροποποιημένων βακτηριοφάγων για θεραπευτικούς σκοπούς είναι ένα σχετικά καινούριο επιστημονικό πεδίο. Επομένως χρειάζεται να αντιμετωπιστούν αρκετά εμπόδια ακόμα, που αφορούν τις θεραπευτικές προσεγγίσεις, τις κατευθυντήριες οδηγίες και την απαιτούμενη υποδομή και εξοπλισμό, μέχρι να μπορέσουν να παραχθούν φαρμακευτικά προϊόντα ευρέως χρησιμοποιούμενα για την αντιμετώπιση των μικροβιακών μολύνσεων.
Μαρία Τσίπη
Πηγή:
Johnson, B. Microbiome-friendly phages join the campaign for better antimicrobials. Nat Biotechnol 41, 438–440 (2023).
