Zabijanie zarazków przez infekcje: odpowiedź na antybiotykooporność?

Naukowiec patrzący przez mikroskop noszący ŚOI

  • Naukowcy faktycznie zalecili, aby fagi – infekcje, które powielają się w drobnoustrojach – mogą pomóc powstrzymać rosnący trend oporności na antybiotyki.
  • Jednak odkrycie, że zarazki rozwijające się w społeczeństwie szybko rozwijają się w szybkim dziedzicznym uodpornieniu się na te infekcje, w rzeczywistości przeszkodziły we wcześniejszych wysiłkach zmierzających do opracowania terapii fagowej.
  • Zupełnie nowe badanie sugeruje, że jest to znacznie mniej prawdopodobne, aby mieć miejsce w części ciała, gdzie podatne zarazki nadal znajdują się w ograniczonych pomieszczeniach, takich jak żyły.
  • Naukowcy sądzą, że mieszany napój antybiotyków na receptę, a także fagów, może pewnego dnia zapewnić niezawodne terapie w porównaniu do antybiotykowych zarazków odpornościowych.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) bakterie oporne na antybiotyki stanowią jedno z największych zagrożeń dla dobrego samopoczucia na całym świecie, bezpieczeństwa żywności i bezpieczeństwa, a także wzrostu.

W ostatnich latach coraz większa różnorodność infekcji drobnoustrojowych, na które składają się konsumpcja, zapalenie płuc, a także salmonelloza – rodzaj zaburzenia żołądkowo-jelitowego, stała się w rzeczywistości odporna na antybiotyki.

A ponieważ antybiotyki na receptę są znacznie mniej niezawodne w eliminowaniu zarazków, bez wątpienia skutkuje to dłuższymi pobytami w placówkach opieki zdrowotnej, większymi kosztami klinicznymi, a także zwiększoną liczbą zgonów.

„Oporność na antybiotyki jest właśnie tutaj, a także przerażające jest osłabianie nie tylko naszej zdolności do samodzielnego radzenia sobie z infekcjami, ale dodatkowo zagraża możliwości dostarczania różnych innych rodzajów terapii” – powiedział dr David Hyun z oporności na antybiotyki Pew Charitable Trusts. pracy, rozmawiając w podcastu First Opinion w tym roku.

„Nawet proste operacje mogą stać się niebezpiecznymi procedurami” – dodał.

Stwierdził, że istniejące antybiotyki na receptę są nadużywane, a ich działanie szybko się zmniejsza.

W tym samym czasie fajka zupełnie nowych leków się wyczerpała, ponieważ biznes farmaceutyczny nie ma motywacji ekonomicznej do zakładania zupełnie nowych leków.

Dzieje się tak częściowo dlatego, że w przeciwieństwie do leków, takich jak statyny, wiele osób po prostu przyjmuje antybiotyki na receptę przez kilka dni, stwierdził. Co więcej, każdy rodzaj zupełnie nowego leku z pewnością byłby księgowany przez lekarzy jako „leczenie ostatniej szansy”, aby chronić jego skuteczność.

Wirusy wykorzystujące zarazki

Jednym z możliwych środków zaradczych dla ekspertów medycznych jest skorzystanie z pomocy bakteriofagów lub „fagów”, które zarażają się zarazkami, a także piracą ich mobilny sprzęt, aby tworzyć kopie samych siebie. W procedurze eliminuje to zarazki.

Bakteriofagi to jedne z najbogatszych bytów organicznych na świecie. Utrzymując drobnoustroje w ryzach, pomagają zachować zdrową i zrównoważoną równowagę między drobnoustrojami.

Francuski mikrobiolog Félix d'Hérelle znalazł bakteriofagi sprzed ponad 100 lat i również pomyślał o sugestii, że mogą one radzić sobie z infekcjami mikrobiologicznymi. W 1919 wykorzystał mieszankę fagów do leczenia 4 osobników czerwonki.

Wraz z rozwojem bardzo niezawodnych antybiotyków w ciągu lat, leczenie fagowe zyskało poparcie. Ale w ciągu ostatnich kilku lat nastąpiło odrodzenie pasji jako realnej metody rozwiązania rosnącego ryzyka oporności na antybiotyki.

Jedną z przeszkód, jakie napotykają naukowcy, było odtworzenie sposobu, w jaki fagi i ich gospodarze mikrobiologiczni działają w zajętym ciele.

Kiedy naukowcy rozprzestrzenią zarazki, a także fagi ze sobą w kolbie, zarazki szybko rozwijają dziedziczną odporność na infekcje.

Jednak zupełnie nowe badania wykazały, że w atmosferze, która bardzo dokładnie przypomina przestrzenie i zakamarki ciała, takie jak żyły krwi lub płuca – lub jamy powietrzne – w płucach, zarazki nie osadzają się dziedzicznie. odporność na fagi.

Sugeruje to, że również jeśli bakterie przetrwają w takich miejscach, fagi mogą powstrzymać je przed niebezpiecznie dużą gęstością populacji.

Naukowcy niedawno opublikowali swoje badanie w PLOS Biology.

„Oporność na antybiotyki może okazać się większym zabójcą niż COVID-19, jeśli nie znajdziemy nowych sposobów walki z infekcjami”, mówi starszy pisarz dr Stefano Pagliara, biofizyk Living Systems Institute na University of Exeter w Wielkiej Brytanii

„Terapia fagowa jest bardzo obiecująca jako część obrazu, a nasze badania pomogły przezwyciężyć niektóre przeszkody, naśladując zachowanie bakterii w małych naczyniach w naszych ciałach” – dodaje.

Ciasne pokoje

Naukowcy wykorzystali nowoczesną technologię zwaną mikrofluidyką, aby naśladować „mikrośrodowiska”, które ograniczają dostęp, a także ruch.

Mikroprzepływy pozwalają mikrobiologom na umieszczenie pojedynczego mikroorganizmu w sieci o wielkości jednej tysięcznej milimetra, a następnie kontrolowanie i sprawdzanie jego atmosfery.

Smukłe pomieszczenie zapobiega otwartemu chodzeniu celi lub szybkiemu rozdzielaniu się w celu stworzenia gniazda.

Naukowcy porównali wyniki faga o nazwie T4 na drobnoustrojach Escherichia coli albo w otwartej atmosferze, albo w tych cienkich sieciach.

Odkryli, że populacja drobnoustrojów rozmnażała się w atmosferze zewnętrznej, po czym załamała się po tym, jak naukowcy zaprezentowali fagi.

Jednak populacja później cofnęła się do poprzedniego stopnia, sugerując, że zarazki faktycznie stworzyły dziedziczną odporność na fagi.

Dla porównania, podczas gdy zarazki w ograniczonej atmosferze rozprzestrzeniały się znacznie bardziej stopniowo, fagi ich nie usuwały.

Naukowcy odkryli, że te zarazki przetrwały nie poprzez rozwój dziedzicznej odporności, ale poprzez minimalizację lub „regulację w dół” różnorodności receptorów na powierzchni ściany komórkowej, które infekcja wykorzystuje do ich ataku.

W rezultacie fagi skutecznie zarządzały populacją zarazków, nie usuwając ich ani nie reklamując dziedzicznej odporności.

„Nasze badania wskazują, że jeśli uda nam się znaleźć nowe sposoby promowania produkcji receptorów fagowych w bakteriach, możemy poprawić perspektywy terapii fagowej jako realnej alternatywy dla antybiotyków”, stwierdza współautor dr Edze Westra z Uniwersytet Exeter.

„Pomysł obniżania poziomu receptorów przez fagi w celu uniknięcia oporności na fagi, a także idea kieszonek klonów podatnych i opornych to ustalone mechanizmy” – stwierdził dr Jeremy Barr, który kieruje Grupą Badawczą Biologii Bakteriofagów na Uniwersytecie Monash w Melbourne. Australia

„Ta praca łączy obie koncepcje i pokazuje przy użyciu konfiguracji mikroprzepływowej, że regulacja w dół receptorów może łączyć się ze zorganizowanym środowiskiem, aby zapewnić kieszenie przeżywających bakterii” – poinformował MNT.

Przyszłość leczenia fagowego

Dr Pagliara uważa, że ​​najlepszą techniką eliminowania infekcji drobnoustrojowych bez kultywowania genetycznej presji immunologicznej może być włączenie fagów, a także antybiotyków na receptę do samodzielnej terapii.

„[To] jest coś, nad czym pracujemy my i inni” – stwierdził. „Moim zdaniem koktajle fagowe, terapie skojarzone fagowo-antybiotykowe [lub jedno i drugie] to przyszłość”.

Pisarze przyznają jednak, że ich spekulatywna konfiguracja nie jest dokładną wersją zawiłości ciała. To powiedziawszy, stwarzają, że naukowcy mogą go wykorzystać, aby dopasować typowe podejścia laboratoryjne do badania, w jaki sposób fagi wpływają na przeżycie chorobotwórczych zarazków.