Bakteriofagi to wirusy, które infekują tylko bakterie. Może nie brzmi to spektakularnie, ale właśnie ta ich cecha ma ogromne znaczenie terapeutyczne.
Każdy bakteriofag jest zbudowany podobnie jak „zwykły” wirus, czyli ma kapsułkę białkową (kapsyd), w której skrywa się materiał genetyczny (DNA lub RNA). Bakteriofagi mogą mieć inne elementy anatomiczne, umożliwiające infekowanie komórek gospodarza. Wiele tego typu patogenów ma wypustki przypominające odnóża (do lepszego przyczepiania się do komórek).
Cykl życiowy bakteriofagów może być albo lityczny, albo lizogeniczny. Fagi lityczne (np. T4) po replikacji wirionu rozkładają komórkę gospodarza. Potomstwo fagów jest następnie uwalniane w celu znalezienia nowych gospodarzy. Fagi lizogeniczne nie niszczą natychmiastowo komórek gospodarza – ich genom integruje się z genomem gospodarza i replikuje się z nim. Kiedy warunki życia komórki gospodarza ulegają pogorszeniu, np. z powodu braku składników odżywczych, fagi te rozpoczynają cykl reprodukcyjny, w wyniku którego dochodzi do lizy.
Cykl życiowy bakteriofaga
Cykl życiowy bakteriofaga składa się z kilku etapów:
- przyłączenie i penetracja
- synteza białek i kwasu nukleinowego
- tworzenie wirionów
- uwalnianie wirionów
Warto pokrótce omówić je wszystkie.
Przyłączenie i penetracja: Bakteriofagi przyłączają się do receptorów na zewnętrznej powierzchni bakterii. Należą do nich lipopolisacharydy, kwasy teichoinowe, białka lub flagella (czyli inaczej wici). Wiele bakteriofagów wykorzystuje mechanizm podobny do strzykawki, wprowadzając materiał genetyczny do komórki poprzez strukturę przypominającą ogon.
Synteza białek i kwasów nukleinowych: Rybosomy bakteryjne tłumaczą wirusowy mRNA na białko. Jeśli bakteriofag ma genom RNA, replikazy RNA są syntetyzowane na wczesnym etapie tego procesu. Polimeraza RNA gospodarza jest wykorzystywana do tzw. do preferencyjnej transkrypcji wirusowego mRNA, przerywając normalną syntezę białek gospodarza. Białka te są łączone w nowe wirusy.
Składanie wirionów: Białka pomocnicze są często wykorzystywane do składania cząstek wirusa. Są one składane razem kawałek po kawałku, osobno kapsydy, osobno wypustki i osobno pakowany jest do nich materiał genetyczny.
Uwalnianie wirionów: Nowo złożone bakteriofagi są uwalniane przez lizę, wyciskanie lub pączkowanie.
Terapia bakteriofagami
Będąc naturalnymi drapieżnikami bakterii, bakteriofagi są od dawna uważane za potencjalne środki terapeutyczne. Istnieje wiele doniesień na temat terapii fagowej stosowanej u ludzi. W badaniu 550 pacjentów z posocznicą bakteryjną, fagi były podawane doustnie, miejscowo – do oka, ucha lub nosa. Skuteczność leczenia wahała się od 75 do 100 %. Skuteczność była jeszcze wyższa wśród pacjentów, którzy nie reagowali na antybiotykoterapię.
Fagi są również skuteczne w przypadku:
- zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych u zakażeń skóry noworodków, wywołanych przez bakterie Pseudomonas, Staphylococcus, Klebsiella, Proteus i E. coli.
- nawracających ropni podprzeponowych i podwątrobowych
- przewlekłe choroby bakteryjne
Stwierdzono również, że terapia fagowa normalizuje poziom czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α) w surowicy.
Bakteriofagi wydają się być w dużej mierze nieszkodliwe, gdy są stosowane klinicznie. W Stanach Zjednoczonych fag phi X174 jest stosowany do monitorowania humoralnej funkcji immunologicznej u pacjentów z niedoborem deaminazy adenozyny oraz do badania odpowiedzi immunologicznej człowieka.
Fagi są bardzo powszechne w środowisku i w żywności. Ze względów bezpieczeństwa środki terapeutyczne nie powinny wywoływać uogólnionej transdukcji ani posiadać sekwencji genów o znacznej homologii do znanych genów oporności na antybiotyki, genów toksyn kodowanych przez fagi oraz genów czynników wirulencji bakterii.
Terapia fagowa w Polsce
W Polsce znajduje się jedyny w Unii Europejskiej ośrodek leczący infekcje bakteryjne wirusami. Jest to Ośrodek Terapii Fagowej przy Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, którego szefem jest prof. Andrzej Górski.
Terapia nie jest objęta refundacją NFZ. Od 2016 roku do leczenia kwalifikuje nie tylko dorosłych, ale również dzieci od 6. roku życia. Ze względu na aktualny kryzys, do ośrodka nie są przyjmowani nowi pacjenci, ale terapia fagowa stale się rozwija w naszym kraju.
Co ciekawe, same preparaty fagowe nie są drogie, bo kosztują ok. 25-50 zł, ale całe badania wstępne i kwalifikacja do terapii fagowej jest kosztowna. Trzeba jednak pamiętać, że dla niektórych osób, terapia fagowa jest jedyną skuteczną szansą na pozbycie się lekoopornych bakterii z organizmu. Taka szansa jest bezcenna.
