Viry pomohly pacientce vyléčit dlouhodobé zranění

Pacientka měla mokvající ránu, která se ani po téměř dvou letech antibiotické léčby nezahojila. Lékaři se tedy rozhodli nasadit viry, aby zabili nezdolné superbakterie. Experimentální terapie konkrétně použila viry známé jako bakteriofágy nebo zkráceně „fágy“, které infikují a tím zabíjejí bakterie. Antibiotika samotná nedokázala vyléčit pacientčinu infekci. Podle nové zprávy o případu, zveřejněné 18. ledna 2022 v časopise Nature Communications, se zdá, že fágová terapie funguje.

"Již několik dní po ošetření byla rána pacientky suchá, z rány již nevytékal hnis a kůže měnila barvu z našedlé na růžovou," říká Dr. Anaïs Eskenazi, první autorka studie a specialistka v oboru vnitřní lékařství a infekční nemoci v nemocnici CUB-Erasme v Bruselu v Belgii. Tři měsíce po fágové terapii lékaři nenašli u pacientky žádné přetrvávající známky superbakterie a její rána se neustále hojila. A tři roky po léčbě se bakteriální infekce nevrátila. „Vidím to jako přesvědčivý důkaz synergie působení antibiotik a fágů. Bakteriofágy a léky spolupracují, aby účinněji zabíjely superbakterie“. Tento druh synergického účinku se objevil již v předchozích studiích a nový případ poskytuje další důkaz o tom, jak by tento účinek mohl být užitečný pro další lidské pacienty. 

Synergie fágů a antibiotik 

Podle zprávy z roku 2017 ve World Journal of Gastrointestinal Pharmacology and Therapeutics se koncept používání virů k zabíjení bakterií poprvé objevil již před více než stoletím, téměř deset let před objevem penicilinu v roce 1928. Vědci však fágům v té době rozuměli jen omezeně a po objevu a zahájení farmaceutické výroby antibiotik byl tento obor z velké části opuštěn. Různé výzkumné skupiny v bývalém Sovětském svazu a východní Evropě však pokračovaly ve studiu fágové terapie a s různými úspěchy prováděly pokusy s léčbou. 

Bakterie se přizpůsobují - ale fágy také 

Zájem o fágovou terapii se znovu objevil v posledním desetiletí, když vědci začali hledat nové strategie, jak bojovat s bakteriemi, které se staly odolné vůči antibiotikům. Problémem je, že stejně jako se bakterie mohou přizpůsobit a přelstít antibiotika,  mohou si také vyvinout rezistenci vůči specifickým fágům. Rozdíl je v tom, že i bakteriofágy se mohou snadno vyvíjet, aby překonaly obranu bakterií. Navíc bakterie nemohou snadno vyměnit geny rezistence vůči fágům, jako to dělají s geny rezistence vůči antibiotikům. Vědci nyní studují, jak mohou využít genetickou flexibilitu fágů v boji proti odolným bakteriím. Nová případová studie poskytuje příklad toho, jak lze fágy „vycvičit“ k velmi účinnému zabíjení konkrétních bakterií prostřednictvím procesu zvaného „předadaptace“. 

Kasuistika 

Pacientce zapojené do tohoto lékařského případu se rozvinula silná bakteriální infekce po rozsáhlé operaci na levém stehně. Její stehenní kost byla zlomena během bombového útoku, který se odehrál na bruselském letišti v březnu 2016. Lékaři použili čepy, šrouby a stabilizační rám k upevnění kosti. Pacientka měla další traumatická zranění. Operační rána se naneštěstí infikovala bakterií Klebsiella pneumoniae, která způsobuje různé infekce ve zdravotnických zařízeních. Mnoho druhů bakterií Klebsiella si vyvinulo rezistenci vůči antibiotikům. V tomto případě biopsie odhalily, že pacientku napadly dva kmeny K. pneumoniae, z nichž jeden vykazoval „fenotyp extenzivně odolný vůči lékům“. Po třech měsících v nemocnici s různými režimy antibiotik ale zlomenina stehenní kosti stále nebyla konsolidovaná a infekce přetrvávala. V tomto okamžiku lékařský tým začal zvažovat fágovou terapii. 

Biofilmy 

Pacientka byla dobrým kandidátem na fágovou terapii, částečně proto, že její infekce byla spojena s biofilmy, řekla Eskenazi. Biofilmy se tvoří, když kolonie bakterií ulpívají na povrchu a vytvářejí 3D matrici, která obklopuje jejich buňky jako druh ochranné bariéry. Antibiotická léčiva se snaží těmito filmy proniknout, ale i když se tak stane, některé bakteriální buňky přežijí nápor antibiotik tím, že se uspí. Antibiotika obvykle fungují tak, že narušují funkci bakteriální buňky, což v podstatě způsobí její smrt, ale nefungují na spících buňkách. (O biofilmech jsme psali zde https://www.3pol.cz/cz/rubriky/medicina-a-prirodoveda/843-biofilm-dr-jekyll-anebo-mr-hyde.)

I když antibiotika nedokážou zničit bakterie zabarikádované za biofilmy, fágová terapie může tyto superbakterie zničit. „Je známo, že mnoho fágů má schopnost zničit bariéru biofilmu, a tak usnadnit antibiotikům jejich práci,“ řekla Eskenazi. Aby lékařský tým identifikoval nejlepšího fága pro tuto práci, odebral vzorky pacientčiných kmenů K. pneumoniae a poslal je do Institutu bakteriofágů, mikrobiologie a virologie George Eliavy v Tbilisi v Gruzii, který studuje fágy a jejich potenciální aplikace. 

Souboj mutantů 

Výzkumníci čerpali z rozsáhlé knihovny bakteriofágů institutu a identifikovali fága, který by mohl účinně infikovat a zabíjet kmeny K. pneumoniae pacienta. Potom provedli zkoušky „in vitro“: umístili bakterie do laboratorních misek, umožnili fágům je infikovat, vytvořit své kopie a množit se. Vědci zachycovali genetické mutace, některé mutace pomohly fágům zabíjet bakterie efektivněji. Na konci tohoto experimentu vědci proseli výsledné fágové mutanty, identifikovali ty nejlepší zabíječe bakterií, a poté proces zopakovali s „vítěznými“ fágy. Po 15 kolech tohoto procesu získal tým fágového mutanta dostatečně silného na to, aby porazil pacientčinu K. pneumoniae. Tento typ řízené evoluce, kterou autoři nazvali „pre-adaptace“, byl již používán i v jiných studiích fágové terapie. Jde o vypěstování nejsilnějšího bakteriofága proti příslušnému bakteriálnímu nepříteli. 

Průběh léčení 

V listopadu 2016, poté, co etická komise nemocnice Erasme dala tomuto postupu zelenou, pacientka schválila přijetí této optimalizované fágové terapie. Kvůli nesouhlasu mezi ošetřujícími lékaři však byla léčba odložena do února 2018. V tu chvíli uplynulo už 702 dní od prvotních zranění pacientky a ta po většinu té doby musela být na antibiotikách. Před fágovou terapií pacientka podstoupila chirurgický zákrok, během kterého jí lékaři z rány odstranili mrtvou a poškozenou tkáň; zavedli kostní štěpy „impregnované“ antibiotikem; a vyměnili rám, který pomáhal stabilizovat její zlomenou kost. Na konci této procedury zavedli do rány katétr, kterým do ní mohli poslat předem adaptované fágy. Ponechali katétr na místě šest dní a každý den aplikovali fágovou terapii. Zároveň pacientka brala antibiotika. Během dvou dnů od zahájení fágové terapie začala pacientka vykazovat zlepšení. Poté byla také převedena na nově dostupná antibiotika proti K. pneumoniae.

O tři měsíce později byla pacientka bez infekce a její rány i stehenní kost byly konečně v pořádku. V tomto okamžiku lékaři odstranili stabilizační rám na noze pacientky a přerušili všechnu její antibiotickou léčbu. Tři roky po kombinované léčbě fágy a antibiotiky se pacientka znovu postavila na nohy, vrátila se jí pohyblivost, a může i sportovat - např. provozovat cyklistiku. A neobjevily se žádné známky opakující se infekce Klebsiellou pneumoniae. 

Co nám případová studie naznačuje 

Kombinace fágové terapie a antibiotik může účinně léčit infekci K. pneumoniae rezistentní vůči lékům. Nelze stanovit, jak velkou část zlepšení pacientky lze připsat fágům a jak velkou novým antibiotikům. Ale vzhledem k tomu, že pacientka již před přechodem na antibiotika vykazovala určité zlepšení a že žádná předchozí antibiotika nefungovala vůbec, výsledky naznačují, že rozdíl v úspěšnosti léčby způsobily fágy.

Abychom zjistili, jak lze nejlépe aplikovat fágovou terapii, budeme muset shromáždit více dat prostřednictvím rozsáhlých klinických studií, nejen ojedinělých případových zpráv. 

Bakteriofágy  

Slovo je odvozené z řeckých slov bakterie a fagein – "jíst". Je to obecný název pro virus infikující bakterie. Označují se jako živé nebuněčné entity. Jejich velikost se pohybuje mezi 20 nm a 200 nm a jsou tvořen jen bílkovinnou schránkou s genetickým materiálem uvnitř. Nemají vlastní metabolismus, nereagují na změny okolí a množit se mohou jen uvnitř hostitele - bakterie. Bakteriofágy jsou nejpočetnějším biologickým objektem v biosféře, jejich počet se odhaduje na 10³¹ částic. Můžeme je najít na všech místech osídlených bakteriemi, od hlíny po střeva živočichů. V mořské vodě bylo nalezeno až 9·10⁸ kompletních virových částic na mililitr a až 70 % mořských bakterií jimi může být infikováno.  

Historie používání fágové terapie 

Už v roce 1896 si chemik E. H. Hankin všiml, že nějaká látka v řece Ganze ničí bakterii způsobující choleru. V roce 1915 pak britský mikrobiolog Frederick W. Twort izoloval objekty, později nazvané bakteriofágy - totiž „požírači bakterií“. Fágy se užívaly v Sovětském Svazu jako alternativa k antibiotikům. Po zavedení penicilínu do klinické praxe ustoupily do pozadí. Jejich výzkum se udržel jedině v Eliavově institutu v gruzínském Tbilisi, který funguje dodnes, a vyrábí bakteriofágové preparáty k léčbě bakteriálních infekcí. V současnosti fágy zažívají celosvětový „comeback“, zejména kvůli neustále rostoucímu počtu multirezistentních kmenů bakterií.

Fágová terapie má tyto hlavní výhody:

• Bakterie si v dlouhodobém horizontu nedokážou vytvořit rezistenci k bakteriofágům, protože fágy také mutují, a některé z těchto mutací pomohou překonat bakteriální rezistenci (je to nikdy nekončící závod).
• Fágy jsou vysoce specifické. Konkrétní fág (nebo úzká skupina fágů) je schopen infikovat pouze konkrétní bakteriální kmen (nebo úzkou skupinu kmenů), a tak chrání ostatní mikroflóru organismu.
• Příprava a výroba bakteriofágových preparátů je mnohem levnější a rychlejší než zavedení nového antibiotika.

Zdroje: Viruses unleashed into a woman's wound to slay superbug in her leg | Live Science

https://cs.wikipedia.org/wiki/Bakteriof%C3%A1g