ciekawy artykół

[prze-mkoo]

2008-11-20 Michał Bartoszcze

Enzymy zamiast penicyliny
Wróg mojego wroga jest moim przyjacielem. To oznacza, że powinniśmy
polubić bakteriofagi. Ci wirusowi pogromcy chorobotwórczych mikrobów
mogą zastąpić w przyszłości antybiotyki.


Antybiotykooporność chorobotwórczych bakterii jest uznawana za jedno
z najważniejszych wyzwań dla współczesnej medycyny. Naukowcy
intensywnie poszukują nowych sposobów walki z infekcjami, przy
okazji coraz częściej sięgając do metod stosowanych w przeszłości.
Jedną z nich są bakteriofagi.

Wirusy, które atakują i niszczą bakterie, znane są od ponad 100 lat.
W XIX wieku brytyjski naukowiec Ernest Hankin zauważył, że woda
pobrana z rzeki Ganges hamowała wzrost Vibrio cholerae, bakterii
wywołującej cholerę. Podobne zjawisko w przypadku Bacillus subtilis
zaobserwował także rosyjski badacz Nikolaj Fedorowicz Gameleja.
Jednak dopiero po 20 latach od odkrycia wspomnianego zjawiska, w
1915 roku angielski bakteriolog Frederick Twort udowodnił istnienie
czynników atakujących bakterie, a kanadyjski mikrobiolog Félix
d´Herrelle nazwał je fagami, sugerując, że są one wirusami, a nie
enzymami, jak początkowo przypuszczano. Jego zasługą było m.in.
zastosowanie po raz pierwszy fagów w leczeniu czerwonki bakteryjnej.



Bakterie są dla współczesnej medycyny coraz większym problemem.
Mikroby szybko uodparniają się na antybiotyki. Z bakteriami świetnie
sobie jednak radzą fagi (na ilustracji fagi atakują bakterie). Co
ważne, leczenie nimi nie wywołuje efektów ubocznych, a swoje ofiary
wybierają bardzo starannie, dzięki czemu nie szkodzą pożytecznym dla
naszego organizmu drobnoustrojom. Czy te „leczące wirusy” są
przyszłością medycyny?




Fagi są bardzo powszechne w przyrodzie, występują w wodzie, glebie,
ściekach, a także w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt. Pierwsza
publikacja na temat leczenia zakażeń gronkowcowych skóry tymi
mikropasożytami ukazała się 1921 roku. Zainteresowanie praktycznym
zastosowaniem tej metody było spore, o czym świadczy fakt
uruchomienia w Paryżu produkcji fagowych preparatów przeciwko
niektórym chorobom bakteryjnym. Badania kontynuowano, podejmując
nawet próby wytwarzania lizatów z zakażonych bakterii. Stosowano je
przeciwko gronkowcom, paciorkowcom i pałeczkom okrężnicy.

Wirusy lepsze niż antybiotyki

Zainteresowanie fagami spadło po odkryciu antybiotyków, które
skutecznie leczyły wiele groźnych chorób u ludzi i zwierząt. Jedynie
nieliczne ośrodki naukowe kontynuowały badania związane z wirusami
atakującymi bakterie, jak np. Instytut Bakteriofagów Eliava w
Tbilisi oraz Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we
Wrocławiu, gdzie sprawdzano m.in. skuteczność fagoterapii u ludzi.

Fagi stosowano zewnętrznie np. na rany, podawano je doustnie (po
neutralizacji kwasu żołądkowego), stosowano nawet dożylnie. Terapia
okazała się bardzo skuteczna m.in. przy czerwonce, ropnym zapaleniu
opon mózgowych, ucha środkowego i górnych dróg oddechowych,
zapaleniu szpiku kostnego i stawów, ropnych zakażeniach ran i
komplikacjach bakteryjnych po oparzeniach oraz infekcjach
pooperacyjnych. Poza stosowaniem preparatów zawierających jeden
szczep faga można stosować także koktajle zawierające mieszaninę
kilku gatunków zdolnych do niszczenia wielu bakterii
chorobotwórczych.

Największym, ale nie jedynym minusem antybiotyków jest fakt, że
coraz więcej bakterii jest na nie opornych. Poza tym leki te mają
szerokie spektrum działania i oprócz szkodliwych drobnoustrojów mogą
niszczyć również saprofityczną florę bakteryjną. Jej brak zakłóca
równowagę między mikroorganizmami w ciele człowieka, prowadząc do
rozwoju wielu schorzeń, np. grzybic. Antybiotyki mogą również
hamować aktywność układu odpornościowego organizmu, zwiększając w
konsekwencji jego podatność na infekcje. Poza tym część osób źle
reaguje na niektóre antybiotyki, co często uniemożliwia zastosowanie
u nich tych leków.

1 2

[prze-mkoo]

2008-11-20 Michał Bartoszcze

Enzymy zamiast penicyliny
Ciąg dalszy ...


W tym porównaniu fagi wygrywają. Nie niszczą pożytecznej dla naszego
organizmu saprofitycznej flory bakteryjnej, gdyż atakują tylko
wybrane mikroorganizmy, rozpoznając obecne na ich ścianie
specyficzne receptory. Dużą zaletą bakteriofagów jest fakt, że nie
oddziaływają negatywnie na komórki eukariotyczne.

Należy także wspomnieć o ciekawej z punktu widzenia klinicznego
możliwości skojarzonej terapii fagowej i antybiotykowej. Sprawdza
się ona zwłaszcza przy ciężkich infekcjach bakteryjnych.

Mimo tak wielu zalet fagi nie znalazły dotychczas powszechnego
zastosowania. Związane jest to m.in. z obawami, że niektóre z nich
mogą integrować się z materiałem genetycznym gospodarza i być
przyczyną wystąpienia zjawisk negatywnych, trudnych do przewidzenia
i niedających się kontrolować. Mimo tych obaw, w niektórych krajach,
jak np. w Gruzji, fagi są oficjalnie stosowane w lecznictwie i
dostępne w aptekach. Tak np. preparat o nazwie Pyobacteriophage
stosowany jest przeciwko streptokokom, stafylokokom, pałeczce ropy
błękitnej Pseudomonas aeruginosa oraz Escherichia coli.

Badania ostatnich lat wykazały, że skuteczność antybakteryjnego
działania fagów jest związana ze sposobem ich replikacji.
Wirus „wstrzykuje” do komórki bakteryjnej swój kwas nukleinowy,
który następnie „wkleja” się do materiału genetycznego bakterii,
wymuszając na ofierze produkcję nowych fagów. Jednak by zaatakować
kolejne bakterie, muszą one wydostać się z komórki. Tu z pomocą
przychodzi enzym, który niszczy jej ścianę. W samobójczym procesie
wytwarza go sama bakteria, na podstawie instrukcji „wklejonej” do
jej materiału genetycznego.

Fakt, że fagi działają jedynie na konkretne bakterie, stwarza szansę
ich wykorzystania w diagnostyce. W literaturze wiele miejsca
poświęcono enzymom litycznym, które są skuteczne wobec groźnych dla
zdrowia bakterii, jak np. paciorkowce i gronkowce.

Enzymy fagowe

Enzym uzyskany przy zakażeniu Streptococcus grupy C fagiem C1 okazał
się przydatny w leczeniu zapalenia gardła wywołanego przez tę
bakterię. Niszczy bakterie już po 5 min od ekspozycji, a do
destrukcji ich błony komórkowej wystarczyło zaledwie kilka jego
cząstek. Stwierdzono, że tzw. lizyna LysK wykazywała dużą
skuteczność przeciwko gronkowcom, także wobec szczepów
metycylinoopornych-MRSA. Natomiast ezym lisostafina okazał się
wysoce aktywny przeciwko wieloopornym na antybiotyki szczepom
gronkowca złocistego Staphylococcus aureus.

Kolejnym przykładem enzymu litycznego jest lizyna PlyG otrzymana w
wyniku działania faga γ, swoistego dla laseczki wąglika Bacillus
anthracis. Jak wiadomo, przetrwalniki Bacillus anthracis znajdują
się na liście najgroźniejszych czynników broni biologicznych, stąd
też posiadanie preparatu niszczącego tę bakterię ma ogromne
znaczenie praktyczne. Wykazano, że 20 jednostek białka PlyG
niszczyło bakterie wąglikowe w ciągu 15 min, a co więcej – enzym ten
był skuteczny również wobec szczepów opornych na niektóre
antybiotyki.

Aktywność enzymów w eksperymentach in vitro wpłynęła na wzrost
zainteresowań naukowców pod kątem ich zastosowania in vivo.
Zasadniczym celem tych badań była odpowiedź na pytanie czy enzymy
fagowe są skuteczne oraz czy nie wywołują one efektów ubocznych u
zwierząt. W badaniach eksperymentalnych stwierdzono np., że podanie
enzymu fagowego myszkom zakażonym letalnym szczepem Bacillus cereus
uchroniło je przed śmiercią. Nie zaobserwowano przy tym żadnych
efektów ubocznych. W innym badaniu gryzonie zainfekowane wąglikiem,
którym podano lizynę po 15 min od zakażenia, przeżyły, podczas gdy
nieleczone zwierzęta padły.

Eksperymenty na zwierzętach wskazują na brak efektów ubocznych
stosowania enzymów fagowych. Warto podkreślić, że przeciwciała,
które mogą powstać w organizmie w wyniku reakcji na obce białka, nie
hamują aktywności litycznej enzymów.

Bardzo obiecujące są badania nad łączeniem różnych białek
litycznych, tak, aby zachować ich pierwotne właściwości. Na przykład
fuzja lizostafiny z endolizyną faga B30 powoduje, że zmodyfikowane
białko wykazuje aktywność zarówno wobec gronkowca złocistego
Staphylococcus aureus, jak i Streptococcus agalactiae oraz
Streptococcus disagalactiae. Te ostatnie bakterie są przyczyną
zapalenia gruczołu mlekowego u krów.

Dzięki inżynierii genetycznej możliwa jest modyfikacja enzymów w
kierunku zwiększenia ich aktywności, poszerzenia spektrum działania,
zwiększenia trwałości oraz uzyskania innych, przydatnych praktycznie
cech. Wobec potęgujących się problemów antybiotykooporności,
dysponowanie alternatywną metodą leczenia groźnych chorób
bakteryjnych jest niezwykle istotne.

PROF. DR HAB. MICHAŁ BARTOSZCZE kieruje Ośrodkiem Diagnostyki i
Zwalczania Zagrożeń Biologicznych WIHiE w Puławach.
1 2

[wroteknowynick]

Mam przeczucie ze jak fagi zaczną mutować to staną się kolejnym problemem.

[anyx27]

O fagach byly juz conajmniej 2 watki.