Patogény, ktoré spôsobujú infekcie močových ciest, sú čoraz odolnejšie voči antibiotikám. Výskumníci z ETH Zürich vo Švajčiarsku vyvinuli rýchly test a nový terapeutický prístup využívajúci vírusy infikujúce baktérie známe ako fágy.

Asi každá druhá žena je počas života postihnutá cystitídou a mnohé trpia opakovanými infekciami močových ciest. Infekcie močového mechúra sú nielen bolestivé a potenciálne nebezpečné, ale predstavujú aj značnú dilemu pre lekárov. Keďže rezistencia na antibiotiká sa pri infekciách močových ciest rozširuje a neustále sa zvyšuje, lekári sú často nútení slepo predpisovať antibiotiká bez toho, aby poznali ich účinnosť proti patogénu spôsobujúceho infekciu. Identifikácia konkrétneho patogénu totiž pomocou klasickej diagnostiky trvá niekoľko dní.

Výskumníci z ETH Zürich v spolupráci s Balgrist University Hospital teraz vyvinuli rýchly test, ktorý využíva prirodzených vírusových predátorov baktérií, bakteriofágov. Vedci tiež geneticky upravili fágy, aby boli účinnejšie pri ničení patogénnych baktérií.

Rýchla a spoľahlivá diagnostika

Fágy sú vysoko špecializované vírusy. Každý druh fága infikuje iba jeden konkrétny typ alebo kmeň baktérií. Vedci z ETH Zürich z výskumnej skupiny Food Microbiology vedenej profesorom Martinom Loessnerom teraz využívajú túto jedinečnú vlastnosť. Prvým krokom bolo identifikovať fágy, ktoré sú účinné proti trom hlavným typom baktérií podieľajúcich sa na infekciách močových ciest, a to Escherichia coli, Klebsiella a Enterococci. Tieto prirodzené fágy boli potom modifikované takým spôsobom, že všetky baktérie, ktoré rozpoznajú a infikujú, sú poháňané, aby vytvorili ľahko merateľný svetelný signál.

Pomocou tejto metódy boli vedci schopní spoľahlivo odhaliť patogénne baktérie priamo zo vzorky moču za menej ako štyri hodiny. Metóda by v budúcnosti mohla umožniť predpísať vhodné antibiotikum ihneď po diagnóze a tým minimalizovať vznik rezistencie a zlepšiť správcovstvo antibiotikami.

Metóda má aj ďalšiu výhodu: umožňuje lekárom predpovedať, ktorí pacienti budú pravdepodobne obzvlášť dobre reagovať na prispôsobenú fágovú terapiu, pretože sila svetelného signálu produkovaného v teste už naznačuje, ako efektívne sú fágy pri útoku na baktériu – čím viac vzorka žiari, tým lepšie bude baktéria reagovať na terapiu.

Dvojčinný ostreľovač

Fágové terapie sa používajú už viac ako 100 rokov, ale v západných industrializovaných krajinách upadli do zabudnutia s objavom penicilínu. Vzhľadom na zvyšujúcu sa rezistenciu na antibiotiká zažívajú v súčasnosti renesanciu. Majú tiež rozhodujúcu výhodu, že útočia len na jednu cieľovú baktériu, podobne ako ostreľovač.

Predchádzajúce terapeutické prístupy však majú jeden problém: „Fágy nemajú záujem úplne zabiť svojho hostiteľa, patogénnu baktériu,“ vysvetľuje výskumník ETH Samuel Kilcher, jeden z dvoch konečných autorov štúdie. Aby sa zvýšila účinnosť fágov, výskumníci ich geneticky upravili. Modifikované fágy produkujú nielen nové fágy vo vnútri infikovanej hostiteľskej baktérie, ale aj bakteriocíny. Akonáhle sa uvoľnia, tieto proteíny zabíjajúce baktérie sú obzvlášť účinné proti bakteriálnym kmeňom, ktoré zmenili časti svojho povrchu takým spôsobom, že ich fágy už nerozoznávajú. Tento dvojhlavňový útok robí liečbu efektívnejšou.

Z laboratória na kliniku

V individuálnych prípadoch, ako je nedávna záchrana pľúcneho pacienta v Univerzitnej nemocnici v Ženeve, sa experimentálne úspešne použili fágové terapie. Ako uviedol Matthew Dunne, jeden z posledných autorov štúdie: „Vo svete prebieha aj mnoho akademických a komerčných klinických štúdií, ktoré systematicky skúmajú potenciál prirodzených a geneticky optimalizovaných fágov.“ K širšiemu uplatneniu takýchto terapií v západných krajinách však musí prejsť ešte dlhá cesta. Okrem rozsiahlych klinických štúdií by boli užitočné aj regulačné úpravy, berúc do úvahy skutočnosť, že fágy sú biologické entity, ktoré sa vyvíjajú spoločne so svojimi bakteriálnymi hostiteľmi, t. j. neustále sa vyvíjajú.

Táto štúdia je dôkazom koncepcie. Vedci z ETH Zürich spolu so svojimi partnermi z Univerzitnej nemocnice Balgrist následne otestujú účinnosť novej fágovej terapie v klinickej štúdii s vybranými pacientmi.

Viac informácií:

Du J, Meile S, Baggenstos J et al.: Enhancing bacteriophage therapeutics through in situ production and release of heterologous antimicrobial effectors, Nature Communications 2023, external pagehttps://doi.org/10.1038/s41467-​023-39612-0call_made

Meile S, Du J, Staubli S et al.: Engineered reporter phages for rapid detection of Escherichia coli, Klebsiella spp, and Enterococcus spp. in urine, Nature Communications 2023,  external pagehttps://doi.org/10.1038/s41467-​023-39863-xcall_made

Zdroj: https://ethz.ch, zverejnené: 24. 7. 2023, autor: rpa