Využití bakteriofágů v léčbě bakteriálních infekcí

Viry jsou nitrobuněční parazité. Potřebují buňky hostitelského organizmu, kde se mohou pomnožit (často za cenu zničení hostitelských buněk), aby se mohly dále šířit prostředím a hledat nové hostitelské buňky. Viry tak známe především jako vyvolavatele různých infekčních chorob člověka, zvířat nebo rostlin. Bakteriofágy jsou rovněž viry, ovšem z našeho pohledu poněkud speciální. Bakteriofágy totiž specificky napadají bakteriální buňky. Jelikož i bakterie jsou významní vyvolavatelé lidských i zvířecích infekcí, zrodil se již před mnoha desítkami let v hlavě vědců nápad, zda by bakteriofágy (přesně podle hesla když se dva perou, třetí se směje) nešly využít k léčbě lidských bakteriálních infekcí. S tímto typem léčby se experimentovalo již počátkem 20. století, ovšem objev antibiotik postupně přinesl významnou pomoc v boji proti bakteriálním infekcím a na bakteriofágy se dočasně zapomnělo. Dnes již víme, že ani antibiotika nejsou všemocná a řada bakteriálních kmenů je natolik rezistentních, že nám v zásobě prakticky žádné typy antibiotik nezbývají. Proto se vědci již několik let opět zabývají myšlenkou, že bychom do boje proti nepřátelským bakteriím mohli povolat přátelské viry.

Bakteriofágy byly objeveny počátkem 20. století nezávisle dvojicí vědců. Prvním byl Frederick Twort, který bakteriofágy jako vůbec první v roce 1915 popsal. Druhým byl Félix d’Hérelle, jehož práce z roku 1917 pomohla k celosvětovému rozšíření povědomí o této variantě virů (Abedon et al., 2011). V jejich době nebyla na světě ještě žádná známá antibiotika a jakýkoliv prostředek využitelný v boji proti bakteriálním infekcím, které si v této době stále ještě vybíraly tisíce obětí, byl velice vítaný. První využití bakteriofágů v boji proti bakteriálním infekcím se datuje ve Francii již od roku 1919 (Abedon et al., 2011).

Pokusy s bakteriofágovou terapií se uskutečnily například v oblasti léčby bakteriálních střevních onemocnění, jako je například dyzenterie (vyvolaná Shigellami) či cholera (Vibrio cholerae) (Abedon et al., 2011). Nicméně hlavním objevem první poloviny 20. století se v oblasti infekčních choroby stala antibiotika (Bush, 2010). Slavný objev antimikrobiálních účinků penicilinu sirem Alexandrem Flemingem byl popsán již roku 1929. Masová výroba penicilinových antibiotik pak začala přibližně o 11 let později (Bush, 2010). Antibiotika se dostala na výsluní a na klinické využití bakteriofágů se víceméně zapomnělo (Gilmore, 2012).

V 21. století je většina bakteriálních chorob stále relativně dobře léčitelná antibiotiky. Nemusí to však vydržet napořád. Díky vzrůstající rezistenci je celá řada bakteriálních kmenů necitlivá nejen na základní, ale již i na rezervní typy antibiotik (Edgar et al., 2012). Vinou masivního nadužívání antibiotik v lidské medicíně i v zemědělství, stoupla míra rezistence bakterií natolik, že je zapotřebí hledat nové možnosti a metody boje proti bakteriálním infekcím (Hume, 2011). Cest se nabízí hned několik. Jednou je vývoj nových a zdokonalování stávajících antibiotik. Bohužel tato cesta poseldní roky spíše selhává (Hume, 2011; Edgar et al., 2012). Další možností je větší zapojení probiotik a prebiotik. Tyto speciální doplňky stravy, známé a dostupné již dnes, jsou plně využitelné v modulaci střevní mikroflóry. Významným efekterm je zdravá a silná kolonie „přátelských“ bakterií, která brání pomnožení těch „nepřátelských“ (Hume, 2011). Dále sem patří například bakteriociny. To jsou produkty bakterií, schopné ničit jiné bakterie. V neposlední řadě jsou velkou výzvou znovu objevené bakteriofágy (Hume, 2011).

V dnešní době mohou být bakteriofágy lukrativní terapeutickou metodou pro celou řadu bakteriálních infekcí. Stejně jako kdysi v úvahu přichází některé střevní infekce. Cílem může být například Clostridium difficile. Bakterie patřící mezi skupinu anaerobů, která je zodpovědná za těžké případy enterokolitid (pseudomembranózní kolitida). Její citlivost k antibiotikům je obecně velmi malá. Ve skutečnosti se typicky objevuje po širokospektré antibiotické léčbě, která u postižené osoby „vybije“ většinu normální („přátelské“) střevní mikroflóry. Clostiridia ovšem díky své rezistenci nejen přežijí, ale navíc se i následně pomnoží a to za dramatického a bohužel někdy i letálního průběhu (Abedon et al., 2011; Gilmore, 2012).

Dalším vhodným cílem pro bakteriofágovou terapii mohou být bakterie, které mají obecně velmi nízkou citlivost k většině dnes dostupných antibiotik. Patří sem například Pseudomonas aeruginosa, velmi častý vyvolavatel nozokomiálních nákaz (Abedon et al., 2011). Infekce vyvolané P. aeruginosa jsou obecně velmi špatně léčitelné, jejich závažnost podtrhuje navíc fakt, že napadají sekundárně pacienty hospitalizované pro jinou chorobu či úraz. Velmi časté je například infekce P. aeruginosa u popálenin, kde bakterie infikuje právě popálené plochy (Abedon, 2011).

Jiným příkladem je Staphylococcus aureus - zlatý stafylokok. Původce hnisavých komplikací, rovněž často vznikajících jako nozokomiální infekce (Kurlenda a Grinholc, 2012). Přestože to byla právě kolonie Stafylokoků, na které kdysi Fleming objevil antimikrobiální účinek penicilinu, dnes tyto stafylokoky patří k velmi rezistentním bakteriím. Rezistentní kmeny stafylokoků (některé označované jako MRSA) jsou velmi významným původcem nozokomiálních nákaz, například hnisavých komplikací po různých chirurgických výkonech (Kurlenda a Grinholc, 2012). 

Speciálně izolované kmeny bakteriofágů mohou představovat velice účinný prostředek v boji proti bakteriální infekci. Léčba by měla být přesně cílená, neboť ani bakterie nejsou obecně proti bakteriofágům zcela bezbranné a mohou jejich útoku úspěšně čelit například pomocí restrikčních endonukleáz, které mohou štěpit cizorodé nukleové kyseliny (Abedon, 2011). Bakteriofágy ale nemusí být používány samostatně. Baktericidní účinek bakteriofágů může být obzvláště účinný, pokud bude podpořen dalšími kompatibilními antimikrobiálními metodami (Kurlenda a Grinholc, 2012).

Mimo přímý, lytický účinek, nám bakteriofágy mohou v boji proti bakteriím pomoci ještě jedním způsobem. Pomocí mechanismu zvaného transdukce jsou bakteriofágy schopné přenést speciální úsek molekuly DNA do bakterií (Edgar et al., 2012). To může být obzvláště užitečné v situaci, kdy takto do bakterií dopravíme speciální genetický kód, který zajistí, aby se bakterie stala citlivou vůči určitému antibiotiku (Edgar et al., 2012). Výhledově by tak šlo bakteriální kmeny, které získaly rezistenci, pomocí bakteriofágů učinit opět citlivými (Edgar et al., 2012).

Závěrem můžeme shrnout, že použití bakteriofágů v léčbě infekčních chorob je pro budoucnost slibnou alternativní cestou. Cestou, která bude vůči klesajícím účinkům známých antibiotik určitě potřeba.

Autor: MUDr. Antonín Šípek

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura:

Abedon, S. T., Kuhl, S.J., Blasdel, B.G. et al. (2011) Phage treatment of human infections. Bacteriophage. 1(2):66-85.

Bush, K. (2010) The coming of age of antibiotics: discovery and therapeutic value. Ann N Y Acad Sci1213:1-4.

Edgar, R., Friedman, N., Molshanski-Mor, S. et al. (2012) Reversing bacterial resistance to antibiotics by phage-mediated delivery of dominant sensitive genes. Appl Environ Microbiol. 78(3):744-51.

Gilmore, B.F. (2012) Bacteriophages as anti-infective agents: recent developments and regulatory challenges. Expert Rev Anti Infect Ther. 10(5):533-5.

Hume, M. E. (2011) Historic perspective: prebiotics, probiotics, and other alternatives to antibiotics. Poult Sci. 90(11):2663-9.

Kurlenda, J., Grinholc, M. (2012) Alternative therapies in Staphylococcus aureus diseases. Acta Biochim Pol. 59(2):171-84.