Bakteriofágy – návrat „podivné“ léčby
12. 9. 2007
Lékaře stále více znepokojuje stoupající odolnost bakterií, šíření nemocničních infekcí, jako je MRSA, i skutečnost, že farmaceutické firmy upouštějí od vývoje nových antibiotik. Předpokládá se tedy, že většina antibiotik bude za několik generací téměř neúčinná. To ovšem znamená, že pro jinak neléčitelné infekce budeme muset přijmout „podivnou“ terapii. Jedná se využití bakteriofágů – tedy virů, které „požírají“ bakterie. Tato léčba má své kořeny v Sovětském svazu, ale krátce prosperovala i na západě. Fágová terapie sice předcházela léčbu antibiotiky, ale pak jimi byla zcela vytlačena. Nyní začíná prožívat svoji renesanci, a to ať při léčbě bakteriálních onemocnění, při vyhlazování nemocničních infekcí, nebo v potravinářství jako nástroj k odstranění patogenů, jako je salmonela. V Gruzínském Eliavově ústavu pomocí bakteriofágů již léta úspěšné léčí i takové nemoci, jako je diabetická noha, proleženiny, žaludeční vředy a infekce MRSA, ale i dyzentérie, tyfus a paratyfus, cholera a záněty močových cest. V polské Wroclawi se této experimentálně léčbě podrobují pacienti z celého světa. Odborníci i u nás nyní říkají – nyní opět nastal čas se podrobně fágy zabývat, podporovat jejich výzkum a upřesnit jejich léčebné možnosti.
Zdravotníky stále více znepokojuje šíření nemocničních infekcí. Bakterie jsou k léčivům stále odolnější. Zlatý stafylokokse stává hrozbou mnoha nemocnic. Přitom většina antibiotik bude za několik generací téměř neúčinná. Farmaceutické firmy mají zároveň problémy s hledáním nových antibiotik, neboť jejich vývoj není ani krátkodobý, ani levný. V Polsku ale uplatňují na úporné a neléčitelné infekce nezvyklou metodu.
Joanna Szciepankiewiczova-Battekova, pacientka: To, co se nepodařilo předtím vyléčit za půl roku, je teď vyléčené. Proti stafylokokům používají několik druhů bakteriofágů a vybírají ten nejlepší. Beru ho přes tři týdny a vypadá to, že jsme stafylokoka porazili.
Joanna je jednou z několika set pacientů z celého světa, kteří přijíždějí sem do Wroclawi. I my jsme se vydali do Ústavu imunologie a experimentální terapie Polské akademie věd, abychom zjistili, jak tato léčba pomocí bakteriofágů probíhá.
Bakteriofágy jsou viry, které usmrcují bakterie. Jsou tak malé, že je odhalí jen elektronový mikroskop. Fágy jsou nejpočetnější a nejrozšířenější zástupce živočišné říše na naší planetě. Doslova každý druh bakterie má své vlastní bakteriofágy, které ji umí zničit – vědci říkají lyzovat.
Bakteriofágy se vyskytují všude tam, kde žijí i příslušné bakterie – tedy v půdě, zvířatech i v nás. Ale přesto nejsou nebezpečné ani pro rostliny, ani pro živočichy, ani pro člověka. Tak třeba v jednom centimetru krychlovém této odpadní vody se nachází více než sto miliónů fágů.
Do dnešní doby bylo popsáno mnoho tisíc fágů. Bakteriofágy mají nejrůznější tvar – kulatý, hranatý, protáhlý. Mohou být holé, nebo opatřené hroty a bičíky. Fágy jsou v přírodě nesmírně důležité – drží na uzdě bakterie.
Historie objevu a využití bakteriofágů sice není dlouhá, ale byla spletitá. Roku 1896 Ernest Hankin pozoroval, že voda z indické řeky Gangy brání rozvoji cholery, ale nedovedl to vysvětlit. Roku 1915 si Frederick Twort všiml, že čas od času se některé z bakteriálních kolonií rozpustí a zmizí. O dva roky později publikoval Félix D´Hérelle práci, ve které uvedl, že příčinou těchto jevů je virus parazitující na bakteriích a nazval je „bakteriofágy“, čili požírače bakterií. D´Hérelle brzy pochopil, jaký význam by objev mohl mít. Ve dvacátých letech minulého století vyléčil v Indii různými bakteriofágy tisíce lidí s cholerou nebo jinými zánětlivými a průjmovými onemocněními. S kolegou Giorgiem Eliavou pak v gruzínském Tbilisi založil v roce 1923 Eliavův ústav bakteriofágů, mikrobiologie a virologie, který s úspěchem pracuje až dodnes. Roku 1930 se začaly bakteriofágy pro léčbu připravovat i ve Spojených státech a zdálo se, že jim nestojí nic v cestě. Avšak postupně začaly přibývat práce se spornými výsledky a po objevu antibiotik se na fágy téměř zapomnělo. Nyní se ví, že tento počáteční neúspěch způsobila také nedostatečná znalost bakteriofágů.
Ve wroclawském ústavu začali fágy studovat brzy po druhé světové válce. Bakteriofágy, které tady izolovali a připravili, postupně dodávali do okolních nemocnic. Avšak teprve v roce 1995 v ústavu otevřeli kliniku pro ambulantní pacienty. Zájemci o léčbu sem nejdříve musí poslat vzorky svých tkání, aby vědci mohli zjistit, jaké bakterie pacienta napadly.
Joanna Szciepankiewiczova-Battekova, pacientka: Měla jsem těžký zánět průdušek a nemohla jsem proto vykonávat svou práci – přednáším totiž na škole. Prošla jsem terapií antibiotiky. Ta ale neúčinkovala, takže mne doporučili na léčbu pomocí fágů.
V ústavu přijímají jen nejtěžší případy.
MUDr. Ryzsard Miedzybrodski, Centrum fágové terapie, NZOZ při Institutu imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Shromáždíme veškeré výsledky a zkontrolujeme, jestli pacienta opravdu není možné léčit jinak. Pak zjišťujeme, jestli máme v naší kolekci fága, kterého bychom mohli použít.
Banka bakteriofágů ve wroclavském institutu patří k těm nejrozsáhlejším na světě. V chladu o teplotě dva až osm stupňů Celsia se uchovávají fágy z několika kontinentů. Tyto bakteriofágy napadají nejrůznější bakterie – E. coli, stafylokoky, pseudomonády, enterobakterie, klebsiely … prostě na každou bakterii mají desítky fágů. Je to ale bezpečné, pohybovat se mezi tolika viry?
Beata Weber-Dabrowska, Ph.D., Laboratoř pro výzkum bakteriofágů, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Je to naprosto bezpečné, protože fágy nejsou toxické pro vyšší organismy, ke kterým patří i člověk nebo zvířata.
A jak vlastně bakteriofágy bakterie ničí? Fág tvořený hlavičkou a bičíkem na určitém místě nasedne na bakterii a vstříkne do ní svoji DNA. Bakterie je pak přinucena přepsat virovou DNA a podle ní vytvořit součásti „těla“ fága. Za dvacet pět minut v bakterii vznikne až tisíc nových virových částic. Bakterie také musí podle instrukcí viru vytvořit enzym pro vlastní záhubu. Tento enzym rozpustí stěnu bakterie, nově vzniklé bakteriofágy se uvolní a cyklus se opakuje.
Beata Weber-Dabrowska, Ph.D., Laboratoř pro výzkum bakteriofágů, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Když pacient vypije roztok s fágy, tak přes trávicí systém proniknou do žil a pak se cévami dostanou ke zdroji infekce. Napadnou bakterie, které najdou, a tím je zničí. Průběžně se vylučují močí a nakonec z těla úplně zmizí.
Výhody fágové léčby oproti léčbě antibiotické jsou tedy zřejmé. Určitý fág funguje jen na danou bakterii, zatímco antibiotika ničí i další druhy a narušují mikrobiální rovnováhu. Léčba fágy probíhá bez nežádoucích účinků a mnohdy stačí i nízká dávka a jednorázová aplikace. Výběr fága je rychlý a snadný.
Beata Weber-Dabrowska, Ph.D., Laboratoř pro výzkum bakteriofágů, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Toto je kmen od pacienta pro kontrolní testování. Rádi bychom zjistili, jestli je fág stále aktivní. Okolo jsou všude bakterie stafylokoka a tady je velká oblast bez bakterií, kde je fágy zničili.
Bakterie se samozřejmě proti fágům brání. Každý kmen má na svém povrchu množství charakteristických bílkovin, z nichž některé slouží jako vstupní brána. Fágy infikují pouze ty bakterie, které mají na svém povrchu vhodnou „bránu“. Bakterie sice může „bránu“ změnit, to ji však neuchrání proti mnoha dalším fágům, kterým změněná „brána“ vyhovuje. Takže není problém najít pro léčbu jiného vhodného fága.
MUDr. Ryzsard Miedzybrodski, Centrum fágové terapie, NZOZ při Institutu imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Někdy provádíme nové výtěry, abychom zjistili, jestli se citlivost bakterií na fágy nezměnila. Pokud ano, vybereme dalšího fága, který účinkuje.
Přesto léčba pomocí bakteriofágů zůstává léčbou experimentální.
Prof. Andrzej Gorski, vedoucí Centra fágové terapie, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Experimentální terapie znamená, že se zabýváte případy, ve kterých je současná medicína bezmocná.
Tehdy má lékař právo uplatnit léčbu, která ještě není dopodrobna prostudována. I experimentální terapie má svá pravidla. Musí ji povolit bioetická komise a pacient musí podepsat informovaný souhlas. Pomocí fágové terapie v ústavu vyléčili na 80 % případů, které standardní medicína považovala za beznadějné.
Prof. Andrzej Gorski, vedoucí Centra fágové terapie, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Až dodnes, a máme březen 2007, nikdo nepopsal závažné vedlejší účinky fágové terapie.
Vědci však stále chtějí poznat fágy mnohem lépe a do větších podrobností. U nás v 60. letech minulého století studoval léčebné účinky fágů Dr. Jiří Pillich z Biofyzikálního ústavu. Začal pracovat s fágy, které účinkovaly proti odolným kmenům stafylokoků. Jeho postup pak používali v nemocnici v Třebíči k léčbě otevřených zlomenin i zánětů průdušek a plic u dětí.
Vstupujeme do Laboratoři molekulární diagnostiky mikroorganizmů. Ta je součástí Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Biology tady zajímá hlavně genetika fágů. Chtějí totiž vyloučit možnost, že by fágy určené k léčbě mohly také škodit.
Prof. RNDr. Jiří Doškař, Laboratoř oddělení genetiky a molekulární biologie, PřF MU, Brno: Nebezpečí spočívá především v tom, že některé bakteriofágy nesou ve svém genomu, to znamená ve své genetické informaci geny, které mohou kódovat nejrůznější toxiny.
Fágy jsou totiž zdrojem mnoha genů. Postupně je rozšiřují mezi bakteriemi. Pokud by se použil fág, který přenáší gen pro toxin, mohla by léčba naopak přitížit. Dnes je jasné, že vztahy mezi fágy a bakteriemi jsou mnohem komplikovanější, než se dříve zdálo. Tyto vztahy se poznávají právě díky podrobné analýze jejich DNA. Vědce také zajímá podstata ničivého účinku fágů a jejich schopnost napadat a usmrcovat většinu kmenů určitého druhu bakterie.
Vědci také chtějí využít skutečnosti, že fágy stejně jako jiné viry rychle mutují a mění tak svou genetickou informaci. Mutacemi by se mohly získat viry proti dosud neléčitelným bakteriálním infekcím. Brněnským vědcům se už podařilo připravit rozsáhlý soubor nových fágů, které dokáží usmrtit prakticky každý kmen zlatého stafylokoka na téměř sto procent!
Prof. RNDr. Jiří Doškař, Laboratoř oddělení genetiky a molekulární biologie, PřF MU, Brno: U virulentních fágů nás samozřejmě zajímají lytické enzymy, to znamená ty, které fágy využívají jednak proto, aby se dostaly dovnitř buňky, a potom aby se z těch buněk opět uvolnily poté, co se pomnoží.
Tyto enzymy rozpouštějí bakterie a mají velký praktický význam pro vlastní léčbu. Samotný enzym se může přimíchat do různých antibakteriálních gelů, sprejů nebo mastí. Vědce však trápí ještě jedna záhada.
Prof. RNDr. Jiří Doškař, Laboratoř oddělení genetiky a molekulární biologie, PřF MU, Brno: Stále zbývá rozhodnout tu podstatnou otázku: Jak vlastně ty fágy působí. Jestli je to spíš ten lytický účinek, anebo jestli je to otázka imunologická.
Tuto otázku otevřel vlastně již Dr. Pillich před čtyřiceti lety. Domnívá se, že roztok s fágy obsahuje také zbytky bakterií, které fág rozložil, a že právě tyto zbytky vyvolávají celkovou imunitu. Působí tedy jako očkovací látka. Proto by se fágové roztoky neměly čistit, aby neztratily svůj účinek.
Vědci tedy musí ještě vyřešit spousty nejasností, ale jedno je jisté: fágy působí. Na internetu se nabízejí přípravky s bakteriofágy, jako gely na problematickou pleť, zubní pasty proti parodontóze, nebo spreje proti růstu bakterií, které způsobují zvracení a průjmy. Fágy v krmné směsi mohou zamezit rozvoji chorob přenášených skotem nebo drůbeží. Fágem se může ošetřit maso, sýry, ryby a jiné potraviny, třeba proti salmonelóze. U nás se však vyrábí jen jeden přípravek, který se může použít na úporné nehojící se rány.
RNDr. Marek Moša, PhD., výkonný ředitel, Sevapharma: Vyrábí se od roku 1989, jedná se o bakteriofágový lyzát, který je proti Stafyloku aureu, a máme v současné době spousty vyléčených pacientů tímto produktem.
Princip výroby je v podstatě stejný, jako příprava ve výzkumných laboratořích –farmaceutické firmy však musí dodržovat princip „Správné výrobní praxe“. Musí zachovávat přísné zásady hygieny, aby se zabránilo jakékoli nežádoucí kontaminaci. Zvyšují se tím ovšem náklady na technologii. Proč se však bakteriofágových přípravků nevyrábí více, když jsou jejich přednosti jasné a nežádoucí vedlejší účinky zanedbatelné?
Prof. Andrzej Gorski, vedoucí Centra fágové terapie, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Teď už to vím. Jednak se lékař stydí říct, že neví, co jsou bakteriofágy. Bojí se to říct.
Navíc antibiotika jsou mnohem dražší, takže jejich prodej přináší farmaceutickým firmám vyšší zisk. Fágy jsou naproti tomu neobyčejně levné, což může být paradoxně jejich nevýhodou.
Prof. Andrzej Gorski, vedoucí Centra fágové terapie, Institut imunologie a experimentální terapie, Wroclaw: Takže opakuji: Protože fágy jsou levnější než antibiotika, a to je jejich slabost!
Autor: Šárka Speváková