Nekalbant apie dabartinę pandemiją, virusai gali būti herojai, o ne piktadariai. Mokslininkai įrodė, kad virusai gali būti puikus ginklas prieš antibiotikams atsparias bakterijas.
Arizonos valstijos universiteto Hoffmanno docentas Kevinas Doxzenas, paskelbė tekstą, kurį pateikiame žemiau:
Esu biotechnologijų ir politikos ekspertas, kurio tikslas – suprasti, kaip asmeninė genetinė ir biologinė informacija gali pagerinti žmogaus sveikatą. Kiekvienas žmogus glaudžiai bendrauja su unikaliu virusų ir bakterijų asortimentu, o iššifravę šiuos sudėtingus santykius galime geriau gydyti infekcines ligas, kurias sukelia atsparios antibiotikams bakterijos.
Antibiotikų pakeitimas bakteriofagais
Nuo penicilino atradimo 1928 m., antibiotikai pakeitė šiuolaikinę mediciną. Šios mažos molekulės kovoja su bakterinėmis infekcijomis, naikindamos arba slopindamos bakterijų dauginimąsi. XX a. vidurys buvo vadinamas antibiotikų aukso amžiumi. Tuo metu mokslininkai atrado dešimtis naujų daugelio ligų molekulių.
Netrukus viskas pasikeitė. Mokslininkai pastebėjo, kad daugelis bakterijų įgauna atsparumą antibiotikams. Mūsų organizmo bakterijos mokėsi išsisukti nuo gydymo, vystydamosi ir mutuodamos iki tol, kol antibiotikai jų nebeveikdavo.
Kaip alternatyva antibiotikams, kai kurie tyrinėtojai kreipėsi į natūralų bakterijų priešą: bakteriofagus. Bakteriofagai yra virusai, kurie užkrečia bakterijas. Jų net 10 kartų daugiau nei bakterijų, ir jie yra gausiausi organizmai planetoje.
Bakteriofagai, dar vadinami fagais, išgyvena užkrėtę bakterijas, kuriose dauginasi ir vėliau sprogsta, taip sunaikindami bakteriją.
Bakteriofagų panaudojimas kovai su bakterijomis nėra nauja idėja. Tiesą sakant, pirmasis užregistruotas vadinamosios fagų terapijos panaudojimas įvyko daugiau nei prieš šimtmetį. 1919 m. prancūzų mikrobiologas Félixas d'Hérelle panaudojo bakteriofagų kokteilį sunkios dizenterijos (apsinuodijimo) kamuojamiems vaikams gydyti.
F. D'Hérelle veiksmai nebuvo atsitiktiniai. Tiesą sakant, jam dalinai priskiriamas bakteriofagų atradimas. Jis taip pat buvo pirmasis, kuris pasiūlė naudoti natūralius bakterijų priešus medicinoje. Tai sustabdė choleros protrūkius Indijoje ir marą Egipte.
Bakteriofagų terapija nėra įprastas gydymas, kurį šiandien taikytų vietinėje ligoninėje. Tačiau per pastaruosius kelerius metus susijaudinimas dėl bakteriofagų išaugo. Visų pirma, mokslininkai naudojasi naujomis žiniomis apie sudėtingą bakteriofagų ir bakterijų santykį, kad pagerintų šią terapiją. Mokslininkai, modifikuodami bakteriofagus, kad jie galėtų geriau nusitaikyti į bakterijas ir jas sunaikinti, tikisi įveikti bakterijų atsparumą antibiotikams.
Bakteriofagų kūrimas
Net jei nesate biologas, galbūt girdėjote apie vieno tipo bakterinę imuninę sistemą – CRISPR (angl. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Ši imuninė sistema padeda bakterijoms kaupti genetinę informaciją apie virusines infekcijas. Tada bakterijos ta informacija naudojasi kovodamos su įsibrovėliais, panašiai kaip mūsų pačių imuninė sistema gali atpažinti tam tikrą ligos sukėlėją ir su juo kovoti.
Bakterijose esantys CRISPR baltymai atpažįsta ir iškerpa specifines DNR ar RNR sekas, esančias virusuose. Toks tikslus iškirpimas taip pat padaro CRISPR baltymus veiksmingomis įvairių organizmų genomų redagavimo priemonėmis. Štai kodėl CRISPR genomo redagavimo technologijos plėtra laimėjo Chemijos Nobelio premiją 2020-aisiais.
Dabar mokslininkai tikisi panaudoti žinias apie CRISPR sistemas, kad sukurtų bakteriofagus pavojingoms bakterijoms naikinti.
Kai sukurtas bakteriofagas atpažįsta specifines bakterijas, jis įšvirkščia CRISPR baltymus į bakterijų vidų, iškirpdamas ir sunaikindamas mikrobų DNR. Mokslininkai rado būdą, kaip gynybą paversti nusikaltimu. Baltymai, paprastai apsaugantys nuo virusų, nusitaiko ir sunaikina pačios bakterijos DNR. Mokslininkai gali konkrečiai nusitaikyti į DNR, kuri daro bakterijas atsparias antibiotikams, todėl tokio tipo bakteriofagų terapija yra ypač efektyvi.
Bakterijos Clostridioides difficile yra antibiotikams atspari bakterijų atmaina, kasmet JAV nužudanti 29 000 žmonių. Vieno šios CRISPR pagrįstos technikos demonstravimo metu mokslininkai sukūrė bakteriofagus, juos įleido į molekulę, kuri nukreipė pačios bakterijos CRISPR baltymus susmulkinti jos DNR.
CRISPR nėra vienintelė bakterinė imuninė sistema. Mokslininkai atranda daugiau atlikdami kūrybiškus mikrobiologijos eksperimentus ir naudodami pažangias skaičiavimo priemones. Jie jau rado dešimtis tūkstančių naujų mikrobų ir dešimtis naujų imuninių sistemų. Mokslininkai tikisi rasti daugiau įrankių, kurie galėtų padėti sukurtiems bakteriofagams nusitaikyti į įvairesnes bakterijas.
Už mokslo ribų
Mokslas tik dalinai išsprendžia šią kovos su mikrobais problemą. Komercija ir reguliavimas yra svarbūs siekiant užtikrinti, kad ši technologija būtų visuomenės įrankių komplekte, norint užkirsti kelią antibiotikams atsparių bakterijų plitimui visame pasaulyje.
Kelios kompanijos kuria bakteriofagus arba identifikuoja natūraliai atsirandančius fagus, kad sunaikintų specifines kenksmingas bakterijas. Tokios kompanijos kaip „Felix Biotechnology“ ir „Cytophage“ gamina specializuotus bakterijas naikinančius bakteriofagus, kad pakeistų antibiotikus, kurie naudojami žmonių gydymui ir žemės ūkiui. „BiomX“ tikslas yra gydyti infekcijas, kuriomis užsikrečiama sergant lėtinėmis ligomis, tokiomis kaip cistinė fibrozė ir uždegiminė žarnyno liga, naudojant natūralius ir sukurtus bakteriofagų kokteilius. Mąstant globaliai, bendrovė „PhagePro“ naudoja bakteriofagus choleros gydymui. Šios mirtinos bakterijos pirmiausia paveikia žmones Afrikoje ir Azijoje.
Kartu su bakteriofagų terapijos sukomercinimu, gyvybiškai svarbi yra politika, palengvinanti saugų technologijos bandymą ir reguliavimą. Kad išvengtume prasto Amerikos COVID-19 pandemijos reguliavimo pakartojimo, manau, kad pasaulis turi investuoti į bakteriofagų terapijų kūrimą. Iniciatyvus planavimas padės mums kovoti su bet kokia antibiotikams atsparia bakterija.
