Inhoud
- Isabelle Holdaways-verhaal
- Hoe fagen bacteriën doden
- De fagen die een tiener hebben gered
- Faagbehandeling
- Toekomst van faagtherapie
- Fagen versus antibiotica
Toen Isabelle Holdaway na een longtransplantatie een ernstige bacteriële infectie ontwikkelde, had ze weinig behandelingsopties. De infectie verspreidde zich door haar lichaam en was resistent tegen antibiotica. Ze herstelde echter verbazingwekkend dankzij genetisch gemanipuleerde virussen die de bacteriën doodden.
Isabelle Holdaways-verhaal
Isabelle Holdaway was 15 jaar oud toen ze een longtransplantatie had vanwege cystische fibrose. Omdat orgaantransplantatie vereist dat patiënten medicijnen nemen die hun immuunsysteem onderdrukken, was Holdaway vatbaar voor infecties. Artsen geloven dat ze al de Mycobacterium abscessus bacteriën in haar systeem omdat het veel voorkomt bij patiënten met cystische fibrose.
Dankzij de immunosuppressiva konden de bacteriën ongecontroleerd in haar lichaam groeien. Ze ontwikkelde een ernstige infectie in haar borst, lever, romp en andere delen van het lichaam. De infectie was resistent tegen antibiotica, dus artsen in het Great Ormond Street Hospital in het Verenigd Koninkrijk stuurden haar naar huis voor palliatieve zorg met weinig hoop op herstel.
Moeder Holdaways onderzocht online behandelingsopties en ontdekte faagtherapie. Fagen zijn virussen die bacteriën kunnen doden en onderzoekers experimenteren er al vele jaren mee. Holdaway ontving een experimentele faagbehandeling die haar leven redde.
Hoe fagen bacteriën doden
Bacteriofagen of fagen zijn virussen die bacteriën kunnen doden. Hoewel ze verschillende vormen en afmetingen hebben, hebben fagen de neiging om DNA of RNA te hebben. Ontdekt in de jaren 1900, hebben fagen geholpen bij het behandelen van bacteriële infecties zoals cholera. Bij de ontdekking van penicillines in 1928 werd de focus echter verlegd van fagen naarmate antibiotica populair werd.
Omdat fagen virussen zijn, kunnen ze zich niet voortplanten zonder een gastheer te infecteren. Bacteriofagen volgen meestal twee algemene processen voor het infecteren van bacteriën: de lytische cyclus en de lysogene cyclus. In de lytische cyclus, infecteren de fagen bacteriën, nemen de cellen over en gebruiken ze om meer fagen te maken totdat de cellen lyseren of barsten.
In de lysogene cyclus, de fagen infecteren bacteriën, voegen hun DNA in de genetische informatie van de bacterie in, en de cellen omvatten het DNA tijdens celdeling. Dit stuk faag-DNA wordt de profaag genoemd. Het kan actief worden en fagen maken, die de lytische cyclus zouden starten.
Het is echter belangrijk op te merken dat fagen zeer specifiek zijn. Dit betekent dat elk type een ander type bacteriën infecteert. Een enkele faag werkt mogelijk alleen op één bacteriesoort en niet op andere.
De fagen die een tiener hebben gered
Nadat de moeder van Holdaways zich bewust werd van faagtherapie, maakten de artsen van het Great Ormond Street Hospital contact met Rebekah Dedrick en Graham Hatfull van de Universiteit van Pittsburgh die een verzameling fagen hadden. Het programma Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES), een niet-gegradueerde onderzoekscursus, hielp de collectie samen te stellen. Veel fagen werden ontdekt door eenvoudig in de grond te graven.
De onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh hadden de fagen voor experimenten, maar ze wisten niet welke ze daadwerkelijk zouden doden Mycobacterium abscessus bacteriën die Holdaway besmetten. Ze brachten weken door met het kweken van bacteriën en het behandelen ervan met verschillende fagen. In 2018 doodde een bacteriofaag die ze Muddy noemden, bacteriën in een petrischaaltje.
Hoewel Muddy een belangrijke vondst was, wisten onderzoekers dat bacteriën ook resistent tegen fagen konden worden. Ze wilden meerdere fagen vinden die de lytische cyclus konden gebruiken om de tienersinfectie te behandelen. Maanden later ontdekten ze dat de fagen ZoeJ en BP's ook de bacteriën konden beïnvloeden. Het team moest ZoeJ en BP's genetisch wijzigen om ze lytisch te maken in plaats van lysogeen. Ze creëerden een drugscocktail van deze drie fagen voor Holdaway.
Faagbehandeling
De onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh hebben hun faagcocktail naar het Great Ormond Street Hospital in Londen verzonden. Op dit punt was de infectie met Holdaways verder verspreid en had ze een kans van 1% om te overleven. Artsen in het ziekenhuis gaven haar een IV van de fagen en gebruikten die in een zalf, die ze op haar huid aanbrachten.
Holdaway kon na negen dagen het ziekenhuis verlaten. De wonden aan haar pols verdwenen, haar huid verbeterde en haar lever was beter. Ze blijft vandaag faagtherapie ontvangen. Artsen merkten op dat ze "bijna geen bijwerkingen" van de fagen had. Onderzoekers aarzelen echter om het op dit moment een volledige remedie te noemen.
Hoewel anderen in het verleden met faagtherapie zijn behandeld, is het geval van Holdaways uniek door het gebruik van genetisch gemanipuleerde bacteriofagen. Onderzoekers hebben een gen in de fagen verwijderd en geen nieuwe toegevoegd.
Toekomst van faagtherapie
Wetenschappers willen grote klinische onderzoeken zien voordat ze faagtherapie ondersteunen als een effectieve behandeling voor bacteriële infecties. Anekdotische gevallen zoals holdaways bieden hoop, maar zijn niet snel genoeg om fagen op elk moment bij uw plaatselijke apotheek te kunnen verkopen.
Onderzoekers waarschuwen ook dat faagtherapie zeer specifiek is. De fagen die de infectie in het lichaam van Holdaways hebben gedood, werkten niet voor een patiënt met een andere stam van de bacteriën.Ondanks de interesse zijn faagbibliotheken nog steeds relatief klein in vergelijking met die voor bacteriën. Om een geaccepteerde behandeling te worden, zal er nog veel meer onderzoek moeten gebeuren.
Fagen versus antibiotica
Een ding dat faagonderzoekers hoop geeft, is de groeiende belangstelling voor hun vakgebied door intensivering resistentie tegen antibiotica rond de wereld. Infecties die voorheen met één antibioticum werden behandeld, worden nu resistent tegen meerdere geneesmiddelen. Fagen zijn echter niet eenvoudig te gebruiken als behandeling en hebben meerdere uitdagingen. Het kost bijvoorbeeld tijd om de juiste faag te isoleren en te vinden die elk type bacterie kan doden.
Het gebruik van fagen heeft voordelen in plaats van traditionele antibiotica. Fagen vallen de cellen van een mens niet aan en zijn zeer specifiek voor bacteriën. Ze zouden het darmmicrobioom niet verstoren en spijsverteringsproblemen zoals typische antibiotica veroorzaken. Fagen werken ook op antibioticaresistente bacteriën en het is moeilijker voor bacteriën om resistentie tegen fagen te ontwikkelen omdat hun cellen worden vernietigd. Faagtherapie heeft veel belofte als een gepersonaliseerde behandeling in de toekomst.