Bakteriofagi mają potencjał, aby ocalić ludzkość, twierdzi biochemik

PAP: Polscy hodowcy drobiu mają trudności ze sprzedażą swoich produktów, szczególnie w Wielkiej Brytanii, gdzie oskarża się ich o sprzedaż mięsa skażonego bakteriami Salmonella. Tymczasem pracujesz nad wykorzystaniem bakteriofagów do zwalczania infekcji u zwierząt hodowlanych wywołanych tymi bakteriami. Jak mogą pomóc w walce z bakterią Salmonella?

Profesor Alicja Węgrzyn, Centrum Terapii Fagowej Uniwersytetu Gdańskiego: Salmonella w branży drobiarskiej to naprawdę duży problem, z którym już wiemy, jak sobie radzić preparatami zawierającymi bakteriofagi. Do ich zwalczania wykorzystamy naturalnych wrogów bakterii występujących w środowisku. Bakteriofagi, czyli fagi, to wirusy, które namnażają się wyłącznie w komórkach bakteryjnych. Każdy bakteriofag charakteryzuje się dużą swoistością, gdyż najczęściej namnaża się tylko w jednym gatunku bakterii, czasem nawet w określonych szczepach.

Podczas procesu namnażania bakteriofagi wytwarzają enzymy, które rozkładają ścianę bakteryjną, powodując po prostu jej pęknięcie i uwolnienie fagów potomnych (wirusów), które mogą infekować inne komórki bakteryjne.

PAP: Jak długo będą to robić?

AW: Biolodzy molekularni lubią mawiać, że bakteriofagi to lek, który sami sobie wytwarzamy: fagi będą się rozmnażać w danym środowisku, o ile znajdą swoich żywicieli – bakterie. Jeśli bakterie znikną, bakteriofagi również znikną, ponieważ nie będą mogły się replikować.

PAP: Czy stanowią zagrożenie dla zdrowia człowieka?

AW: Nasz organizm od urodzenia jest przyzwyczajony do radzenia sobie z bakteriofagami. Fagi przedostają się przez łożysko do płodu, dziecko otrzymuje je od matki zaraz po urodzeniu, znajdują się także w mleku matki. Bakteriofagi powszechnie występują w naszym organizmie, szczególnie w jelitach, gdzie wchodzą w skład mikrobiomu, są obecne we krwi i za jej pośrednictwem dostarczane są do wszystkich narządów. Mogą nawet przekroczyć barierę krew-mózg i w ten sposób przedostać się do mózgu.

Organizm ludzki wchodzi w interakcję z bakteriofagami od milionów lat – to nie jest tak, że pojawiają się nagle i podczas terapii będziemy podawać coś niezwykłego, z czym organizm ludzki czy zwierzęcy nigdy wcześniej nie miał styczności, więc spodziewalibyśmy się spektakularnej reakcji. Organizm przyjmie je spokojnie i z wdzięcznością, chyba że w preparacie znajdą się zanieczyszczenia (wynikające z działalności człowieka). Co więcej, jego obecność w naszym organizmie jest niezbędna: od jego ilości, różnorodności i obecności w jelitach zależy nasze zdrowie, nie tylko fizyczne, ale i psychiczne.

PAP: Wracając do naszych hodowców drobiu i ich problemu – czy opracowali metodę podawania tych bakteriofagów kurczakom?

AW: Tak, można nimi zarządzać na różne sposoby. Bakteriofagi można zaliczyć do preparatów stricte leczniczych, jednak ponieważ bakterii Salmonella nie można leczyć, w tym przypadku mogą to być preparaty zapobiegające infekcjom i mające działanie profilaktyczne. Można je na przykład dodać do wody lub zastosować do zamgławiania pomieszczeń. Do ptaków patogeny przedostają się na dwa sposoby: przez układ oddechowy i układ pokarmowy; w przypadku mgły bakteriofagowej ptaki po prostu ją wdychają. Inne patogeny, np. Escherichia coli bakterie można również wyeliminować w ten sam sposób.

Bakteriofagi można także wykorzystać do przygotowania płynów dezynfekcyjnych. Zmniejszy to liczbę bakterii na sprzęcie lub w liniach energetycznych i wodociągowych. Jego zastosowanie zmniejszy także ilość patogenów w ściółce.

Bakteriofagi można jednak zastosować także wcześniej, czyli w stadzie rodzicielskim, chroniąc kury nioski, a następnie jaja. Pod koniec cyklu produkcyjnego można je wykorzystać w lodówkach, co jest niezwykle ważnym etapem. Wyobraźmy sobie linię produkcyjną wykonaną ze stali nierdzewnej, w której Salmonella utworzyła charakterystyczny biofilm, strukturę bakteryjną wyższego rzędu odporną na antybiotyki, środki dezynfekcyjne, ozon, promieniowanie ultrafioletowe – w zasadzie wszystko, czego używamy do dezynfekcji. Bakteriofagi są jednak w stanie poradzić sobie z tym biofilmem.

PAP: Ta bakteriofagowa broń biologiczna jest bardzo wszechstronna.

AW: Z pewnością tak. Można go również stosować w magazynach, w rozbiorach mięsa, gdzie pomimo niskiej temperatury -4 stopni Celsjusza, Salmonella przeżywa i może spokojnie przetrwać kilka lat. Preparaty z bakteriofagami sprawdzą się także w fazie transportu, np. do mycia samochodów, kontenerów, pudeł itp. Możemy nimi także zabezpieczyć mięso czy jaja nie tylko przed rozwojem bakterii Salmonella, ale także innych bakterii chorobotwórczych. Możliwości jest wiele, trzeba tylko wszystko dokładnie przetestować.

PAP: Mówisz, że możemy zrobić to i tamto – więc dlaczego tego nie zrobimy?

AW: Robimy to cały czas. Jeśli jednak chcemy zastosować preparaty skutecznie eliminujące Salmonellę, musimy się do tego odpowiednio przygotować. Obecnie pracujemy z prawie 400 różnymi szczepami bakterii Salmonella występującymi w całej Polsce i poszukujemy bakteriofagów, które najlepiej na nie działają.

Dlatego pracujemy z dużym zestawem bakteriofagów, sprawdzamy je i testujemy. Wybieramy najlepszych. Z tego powodu prace się wydłużają, ale myślę, że w ciągu dwóch lat będziemy gotowi do przetestowania preparatów w terenie, w badaniach klinicznych.

PAP: Skąd pozyskuje się bakteriofagi do badań, a potem do produkcji preparatów?

AW: Najlepszym źródłem bakteriofagów są ścieki komunalne, a ścieki szpitalne są ich absolutnie doskonałym źródłem. Do tej pory nie modyfikowaliśmy ich genetycznie w żaden sposób, są więc naturalnie występującymi bakteriofagami. Mnożymy je i badamy ich właściwości w laboratorium.

PAP: Jakich cech szukasz u bakteriofagów?

AW: Istnieją łagodne bakteriofagi, które potrafią integrować się z chromosomem bakterii, pozostają tam i czekają na dobre czasy, kiedy bakteria jest dobrze odżywiona, nazywamy je lizogenami. Są one mało przydatne w terapii, więc je odrzucamy. Otrzymujemy tak zwane fagi lityczne, które dostają się do bakterii, szybko ją ujarzmiają, szybko się namnażają, niszczą i wyrzucają fagi potomne. Interesują nas tylko te – drapieżne. Na koniec naszej pracy laboratoryjnej wyizolowaliśmy materiał genetyczny z wybranych fagów, a następnie go zsekwencjonowaliśmy. Musimy sprawdzić, czy fagi nie są nosicielami genów oporności na antybiotyki lub np. genów toksyn, które mogłyby być szkodliwe po podaniu zwierzętom lub ludziom. Dopiero wtedy możemy powiedzieć, że mamy kolekcję fagów, które połączymy ze sobą i stworzymy preparaty fagowe, fachowo zwane koktajlami fagowymi.

PAP: Można robić te badania na bakteriofagach, bo najpierw dostałeś na to grant badawczy, a potem znalazłeś klientów, którzy za to płacą. Jednak od kilkudziesięciu lat mówi się, że bakteriofagi mogą zastąpić, a na pewno wesprzeć antybiotyki – w leczeniu zwierząt i ludzi. Nie trzeba nikomu wyjaśniać, na czym polega aktualny problem bakterii antybiotykoopornych, a przecież temat bakteriofagów i możliwości ich wykorzystania nie jest szczególnie popularny.

AW: Jeśli chodzi o eksperymentalne leczenie ludzi fagami, to robi to ośrodek we Wrocławiu. Lekarze kwalifikują się do tej terapii, jednak tak naprawdę wiedza naszych lekarzy na ten temat jest niewystarczająca. Ponadto lekarze obawiają się stosowania leków w ramach terapii eksperymentalnej, czyli oficjalnie niezarejestrowanej. Ale to może się zmienić, bo Europejska Agencja Leków (EMA) wydała rozporządzenie opisujące procedury, według których musi przebiegać proces rejestracji preparatów zawierających bakteriofagi dla zwierząt, czyli do stosowania w weterynarii – więc teraz mamy Ten. W przypadku procedur rejestracyjnych preparatów przeznaczonych dla ludzi trwają konsultacje już opracowanych przepisów, które mają wkrótce wejść w życie.

PAP: Producenci antybiotyków nie będą zadowoleni.

AW: Na pewno jest to ogromne, silne lobby, z którym prawdopodobnie będziemy musieli się zmierzyć. Jednak żeby było jasne: bakteriofagi, jako leki, też nie są doskonałe. Przykładowo preparat składający się powiedzmy z pięciu bakteriofagów nie będzie działał wiecznie. To biologia, ciągła ewolucja, więc bakterie również stają się odporne na bakteriofagi, co oznacza, że ​​będą ewoluować, aby przełamać ten opór. Dlatego konieczne będzie monitorowanie skuteczności tych preparatów i w razie potrzeby modyfikacja ich składu.

PAP: Czy warto?

AW: Jeśli uda nam się ograniczyć stosowanie antybiotyków i rozprzestrzenianie się w środowisku lekoopornych form bakterii, będzie to bardzo opłacalne. Ludzie popełnili wiele karygodnych błędów, jeśli chodzi o antybiotyki; W latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych antybiotyki stosowano w dużych ilościach jako dodatki do żywności, nie tyle w celach terapeutycznych, ile jako stymulatory wzrostu zwierząt. Jednak stosowanie antybiotyków w małych stężeniach powoduje, że bakterie stają się na nie oporne. W ten sposób drastycznie zmniejszyliśmy liczbę skutecznych antybiotyków zarówno w medycynie ludzkiej, jak i weterynaryjnej. Oporność na antybiotyki w środowisku naturalnym jest zjawiskiem normalnym, jednak występuje w mikroskali.

PAP: Czy bakteriofagi uratują ludzkość?

AW: Bardzo chciałbym, żeby tak się stało. Mają potencjał.

Wywiad przeprowadziła: Mira Suchodolska (PAP)

mir/ ral/ mhr/ kap/

tr. RL