וירוסים מהונדסים גנטית הרגו חיידקים כדי להציל את חייה של ילדה

תוֹכֶן

• סיפור איזבל הולווייס
• איך הפאגים הורגים חיידקים
• הפאגים שהצילו נער
• טיפול בפאגים
• עתיד הטיפול בפאגים
• פאגים לעומת אנטיביוטיקה

כאשר איזבלה הולדווי פיתחה זיהום חיידקי רציני לאחר השתלת ריאה, היו לה מעט אפשרויות לטיפול. הזיהום התפשט בכל גופה והיה עמיד בפני אנטיביוטיקה. עם זאת, היא עשתה התאוששות מדהימה בזכות וירוסים מהונדסים גנטית שהרגו את החיידק.

סיפור איזבל הולווייס

איזבל הולוואי הייתה בת 15 כאשר עברה השתלת ריאה בגלל סיסטיק פיברוזיס. מכיוון שהשתלת איברים מחייבת מטופלים ליטול תרופות המדכאות את מערכת החיסון שלהם, הולדוויי היה רגיש לזיהומים. הרופאים מאמינים שכבר עשתה זאת Mycobacterium abscessus חיידקים במערכת שלה מכיוון שהיא נפוצה בקרב חולים עם סיסטיק פיברוזיס.

התרופות המדכאות את החיסון אפשרו לחיידקים לצמוח משליטה בגופה. היא פיתחה זיהום רציני בחזה, בכבד, בגוף גוף ובאזורים אחרים בגוף. הזיהום היה עמיד בפני אנטיביוטיקה, ולכן רופאים בבית החולים רחוב Great Ormond בבריטניה שלחו אותה הביתה לטיפול פליאטיבי עם מעט תקווה להחלמה.

האם של הולווייס חקרה אפשרויות טיפול באופן מקוון וגילתה טיפול בפאגים. הפאגים הם נגיפים שיכולים להרוג חיידקים, והחוקרים ניסו אותם כבר שנים רבות. הולדוויי קיבלה טיפול שלב ניסיוני שהציל את חייה.

איך הפאגים הורגים חיידקים

בקטריופגים או פאגים הם נגיפים שיכולים להרוג חיידקים. למרות שיש להם צורות וגדלים שונים, לפאגים נוטים להיות DNA או RNA. פאגים שהתגלו בשנות העשרים של המאה העשרים, עזרו לטיפול בזיהומים חיידקיים כמו כולרה. עם זאת, גילוי הפניצילינים בשנת 1928 הרחיק את המיקוד מהפאגים ככל שהאנטיביוטיקה הפכה פופולרית.

מכיוון שהפאגים הם נגיפים, הם אינם יכולים להתרבות בלי להדביק מארח. בקטריופאגים נוטים לעקוב אחר שני תהליכים כלליים להדבקת חיידקים: המחזור הליטי והמעגל הליזוגני. בתוך ה מחזור ליטי, הפאגים מדביקים חיידקים, משתלטים על התאים ומשתמשים בהם כדי לבצע יותר פאגים עד שהתאים עוברים אור, או מתפרצים.

בתוך ה מחזור ליזוגני, הפאגים מדביקים חיידקים, מכניסים את ה- DNA שלהם למידע הגנטי של החיידקים, והתאים כוללים את ה- DNA במהלך חלוקת התאים. קטע ה- DNA הפאגי הזה נקרא הנבואה. זה יכול להיות פעיל ולבצע שלבים, אשר יתחילו את המחזור הליטי.

עם זאת, חשוב לציין כי הפאגים מאוד ספציפיים. המשמעות היא שכל סוג מדביק סוג שונה של חיידקים. שלב בודד עשוי לעבוד רק על מין אחד של חיידקים ולא על אחרים.

הפאגים שהצילו נער

לאחר שאמא של הולוואי התוודעה לטיפול בפאגים, הרופאים בבית החולים רחוב אורמונד הגדול התחברו לרבקה דרדריק וגרהם האטפול מאוניברסיטת פיטסבורג, שהיו להם אוסף של פאגים. התוכנית של ציידי פאגים לברית חינוך מדעי לקידום גנומיקה ומדע אבולוציוני (SEA-PHAGES), שהיא קורס מחקרי לתואר ראשון, סייעה להרכיב את האוסף. שלבים רבים התגלו על ידי חפירה באדמה.

החוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג עברו את שלבי הניסוי, אך הם לא ידעו אילו מהם באמת יהרגו Mycobacterium abscessus חיידקים שהדביקו את הולדווי. הם בילו שבועות בגידול חיידקים וטיפול בהם בפאגים שונים. בשנת 2018, בקטריופאג 'שכונו בשם Muddy הרגה חיידקים בצלחת פטרי.

למרות שמאדי היה ממצא חשוב, החוקרים ידעו שגם חיידקים יכולים להיות עמידים בפני פאגים. הם רצו למצוא מספר שלבים המסוגלים להשתמש במחזור הליטי לטיפול בזיהום של בני הנוער. חודשים לאחר מכן הם מצאו שהפאגים ZoeJ ו- BP עלולים להשפיע על החיידקים. הצוות היה צריך לשנות גנטית את ZoeJ ו- BP על מנת להפוך אותם לליטים במקום ליזוגניים. הם יצרו קוקטייל סמים משלושת הפאגים האלה עבור הולדוויי.

טיפול בפאגים

החוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג העבירו את קוקטייל הפאג שלהם לבית החולים רחוב אורמונד הגדול בלונדון. בשלב זה הזיהום של הולווייס המשיך להתפשט, והיה לה סיכוי של 1% לשרוד. רופאים בבית החולים העניקו לה IV של הפאג'ים והשתמשו בכמה במלח, אותם הם מרחו על עורה.

הולדוויי הצליח לעזוב את בית החולים לאחר תשעה ימים. הפצעים בשורש כף היד נעלמו, עורה השתפר והכבד שלה היה טוב יותר. היא ממשיכה לקבל כיום טיפול בפאגים. הרופאים ציינו כי לא היו לה "כמעט שום תופעות לוואי" מהשלבים. עם זאת, חוקרים מהססים לקרוא לזה תרופה מלאה בשלב זה.

למרות שאחרים טופלו בעבר בפאג'ים, אך מה שמייחד את מקרה Holdaways הוא השימוש בבקטריופאגים מהונדסים גנטית. החוקרים מחקו גן בפאגים ולא הוסיפו אף חדש.

עתיד הטיפול בפאגים

מדענים רוצים לראות מחקרים קליניים גדולים לפני שהם תומכים בטיפול בפאגים כטיפול יעיל לזיהומים בקטריאליים. מקרים אנקדוטיים כמו Holdaways מספקים תקווה אך אינם מספיקים כדי למכור פאגים בבית המרקחת המקומי שלך בזמן הקרוב.

החוקרים גם מזהירים כי טיפול בפאגים הוא מאוד ספציפי. הפאגים שהרגו את הזיהום בגופתו של הולוואי לא עבדו עבור חולה עם זן שונה של החיידק.למרות העניין, ספריות הפאגים עדיין קטנות יחסית בהשוואה לאלה שקיימות עבור חיידקים. על מנת שהם יהפכו לטיפול מקובל, יהיה צורך לבצע מחקר רב יותר.

פאגים לעומת אנטיביוטיקה

דבר אחד שנותן לחוקרי הפאגים תקווה הוא ההתעניינות הגוברת בתחומם בגלל התגברות עמידות לאנטיביוטיקה מסביב לעולם. זיהומים שבעבר טופלו באנטיביוטיקה אחת הופכים כיום לעמולים בתרופות מרובות. עם זאת, שלבים אינם נוחים לשימוש כטיפול ומגיעים עם אתגרים רבים. למשל, לוקח זמן לבודד ולמצוא את הפאג הנכון שיכול להרוג כל סוג של חיידקים.

ישנם יתרונות בשימוש בפאגים במקום באנטיביוטיקה מסורתית. הפאגים אינם תוקפים תאים של אדם והם מאוד ספציפיים לחיידקים. הם לא ישבשו את מיקרוביומה במעיים ויגרמו לבעיות עיכול כמו אנטיביוטיקה טיפוסית. הפאגים עובדים גם על חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, וקשה יותר לחיידקים לפתח עמידות בפני פאגים מכיוון שתאיםיהם נהרסים. לטיפול בפאגים יש הבטחות רבות כטיפול בהתאמה אישית בעתיד.