Jak dawno zapomniany wirus może pomóc rozwiązać kryzys antybiotykowy

Wirusy nie cieszą się najlepszą sławą, ale niektóre z nich mogą któregoś dnia uratować ci życie. Tak mówi Alexander Belcredi, przedsiębiorca w dziedzinie biotechnologii. W tej fascynującej prelekcji przedstawia nam bakteriofagi, występujące naturalnie wirusy, które z zabójczą precyzją polują na szkodliwe bakterie i niszczą je. Pokazuje również, jak te dawno zapomniane organizmy dostarczają nowej nadziei w walce przeciwko rosnącemu zagrożeniu ze strony antybiotykoodpornych superbakterii.

Pomyślmy przez chwilę

o wirusach.

Co przychodzi nam do głowy?

Choroba?

Strach?

Pewnie coś naprawdę nieprzyjemnego.

A jednak nie wszystkie wirusy
są takie same.

To prawda, że niektóre
powodują wyniszczające choroby.

Inne mogą działać na odwrót
- mogą leczyć.

Takie wirusy to "bakteriofagi".

Po raz pierwszy o bakteriofagach
usłyszałem w 2013 roku.

Mój teść, który jest chirurgiem,

opowiedział mi o swojej pacjentce.

Miała poważną kontuzję kolana,
która wymagała wielu operacji,

podczas których zachorowała

na chroniczną infekcję bakteryjną.

Na nieszczęście dla niej,

bakteria powodująca infekcję nie reagowała

na żaden dostępny antybiotyk.

W takich sytuacjach jedynym wyjściem
pozostaje amputacja nogi

w celu powstrzymania infekcji.

Mój teść desperacko szukał
innego rozwiązania,

więc zastosował eksperymentalne leczenie
ostatniej szansy z użyciem bakteriofagów.

I zadziałało.

W trzy tygodnie od zastosowania terapii
infekcja całkowicie ustąpiła.

Wcześniej nie zadziałał żaden antybiotyk.

Zainteresowałem się tym dziwnym pomysłem:

wirusy leczące infekcje.

Do dzisiaj interesuje mnie
medyczny potencjał bakteriofagów.

Dlatego rzuciłem pracę, żeby stworzyć
firmę zajmującą się ich badaniem.

Czym jest bakteriofag?

Obraz, który państwo widzą, wykonano
przy pomocy mikroskopu elektronowego.

To oznacza, że to, co widzimy na ekranie,
jest w rzeczywistości bardzo malutkie.

Ten ziarnisty kształt po środku
z główką, długim ciałem

i kilkoma nóżkami

to jest właśnie typowy bakteriofag.

Całkiem słodki.

(Śmiech)

Spójrzcie teraz na swoje dłonie.

Mój zespół oszacował,
że na dłoniach znajduje się

ponad 10 milionów bakteriofagów.

Co one tam robią?

(Śmiech)

Wirusy są dobre w infekowaniu komórek.

A bakteriofagi są świetne
w infekowaniu bakterii.

Dłonie, tak jak reszta ciała,

są siedliskiem mnóstwa bakterii,

co stanowi idealny teren łowiecki
dla bakteriofagów.

Bo przecież bakteriofagi
polują na bakterie.

Warto wiedzieć, że bakteriofagi
są bardzo wybiórczymi łowcami.

Bakteriofag infekuje zazwyczaj
pojedynczy gatunek bakterii.

Tutaj widzą państwo bakteriofaga,

który poluje na gronkowca złocistego,

którego forma odporna na antybiotyki
znana jest jako MRSA.

Gronkowiec powoduje infekcje skóry i ran.

Bakteriofag poluje przy pomocy nóżek.

Te nóżki to tak naprawdę
bardzo wrażliwe czułki

do szukania odpowiedniego miejsca
na powierzchni komórki bakteryjnej.

Jak je znajdzie,

przyczepia się do ściany
komórkowej bakterii,

a następnie wprowadza do niej swoje DNA.

DNA bakteriofaga wędruje od głowy

przez jego długie ciało
i trafia do bakterii.

Na tym etapie bakteriofag
programuje bakterię tak,

żeby produkowała dziesiątki
nowych bakteriofagów.

W rezultacie bakteria staje się
fabryką bakteriofagów.

Kiedy około 50-100 bakteriofagów
zgromadzi się w komórce,

uwalniają wtedy proteinę,

która niszczy ścianę komórkową bakterii.

Po pęknięciu bakterii
bakteriofagi wydostają się

i zaczynają polowanie na kolejną
bakterię do zainfekowania.

Być może to wszystko brzmi przerażająco,

ale to właśnie ta umiejętność

rozmnażania się wewnątrz bakterii
i niszczenia jej sprawia,

że bakteriofagi są interesujące
z medycznego punktu widzenia.

Inną ciekawostką

jest skala tego zjawiska.

Jeszcze pięć lat temu nie miałem pojęcia
o istnieniu bakteriofagów.

Dzisiaj powiedziałbym,
że są częścią natury.

Bakterie i bakteriofagi były obecne
już w pierwszych dniach ewolucji.

Zawsze w duecie,
pilnowały siebie nawzajem.

To opowieść o yin i yang, łowcy i zdobyczy

na poziomie mikroskopijnym.

Niektórzy naukowcy oszacowali,

że bakteriofagi to najczęściej występujący
organizm na naszej planecie.

Dlatego zanim będziemy kontynuować
dyskusję o ich medycznym potencjale,

myślę, że każdy powinien wiedzieć coś
o bakteriofagach i ich roli:

bakteriofagi polują, infekują
i niszczą bakterie.

Jak to jest, że mamy coś,
co tak dobrze funkcjonuje w naturze,

każdego dnia, dookoła nas,

a jednak w wielu miejscach na świecie

nie ma nawet jednego leku,

który stosuje umiejętność bakteriofagów
do zwalczania infekcji bakteryjnych?

Po prostu jeszcze nikt
takiego leku nie wynalazł,

a przynajmniej takiego,
który przestrzega zachodnich standardów

regulujących prawie wszędzie
produkcję leków.

Musimy cofnąć się w czasie,
żeby to zrozumieć.

To zdjęcie Félixa d'Herelle'a.

Jest jednym z dwóch naukowców,

którym przypisuje się
odkrycie bakteriofagów.

Tylko że w 1917 roku nie miał pojęcia,

co właśnie odkrył.

Interesowała go choroba zwana
czerwonką bakteryjną,

czyli infekcja bakteryjna
powodującą ostrą biegunkę,

wówczas powodująca dużo zgonów,

bo nie znano lekarstw
na choroby bakteryjne.

Obserwował próbki pobrane od pacjentów,
którzy przeżyli zetknięcie z chorobą.

Odkrył, że działo się tam coś dziwnego.

Coś w probówce zabijało bakterię,

która przypuszczalnie była
źródłem choroby.

Żeby dowiedzieć się, co się dzieje,
przeprowadził genialny eksperyment.

Filtrował próbkę do momentu,
gdy był pewny,

że tylko coś malutkiego
mogło w niej pozostać,

a następnie pobrał kropelkę i dodał ją
do świeżo wyhodowanej kolonii bakterii.

Zaobserwował, że w ciągu kilku godzin

bakterie były zniszczone.

Powtórzył eksperyment, filtrując próbkę

i dodając pobraną kroplę
do kolejnej kolonii świeżych bakterii.

Zrobił tak jeszcze 50 razy

i za każdym razem wynik był ten sam.

W tym momencie doszedł do dwóch wniosków.

Po pierwsze, ten oczywisty:
tak, coś zabijało bakterie

i znajdowało się w tym roztworze.

Po drugie: musiało to być
z natury biologiczne,

ponieważ malutka kropelka wystarczyła
dla uzyskania ogromnych efektów.

Określił ten nowo-odkryty czynnik
"niewidzialnym mikrobem"

i nadał mu nazwę: "bakteriofag",

co w dosłownym tłumaczeniu
oznacza "pożeracz bakterii".

Jest to jedno z najistotniejszych odkryć

współczesnej mikrobiologii.

Wiele współczesnych technik
czerpie z zasad działania bakteriofagów:

zarówno edycja genów
jak i wiele innych dziedzin.

Właśnie dzisiaj nominowano
do nagrody Nobla z chemii

dwóch naukowców, którzy pracują
nad lekiem opartym na bakteriofagach.

W latach 20. i 30. ubiegłego wieku

natychmiast dostrzeżono
medyczny potencjał bakteriofagów.

Bo chociaż niewidoczne,

były wiarygodnym organizmem
zabijającym bakterie.

Firmy istniejące do dziś,
takie jak Abbott, Squibb czy Lilly,

sprzedawały preparaty
bazujące na bakteriofagach.

Jednak jeśli zaczynasz
z niewidzialnym mikrobem,

ciężko jest opracować niezawodny lek.

Idź do Agencji ds. Żywności i Leków

i powiedz im, że masz
niewidzialnego wirusa,

którego chcesz podawać pacjentom.

Kiedy w latach 40.
pojawiły się chemiczne antybiotyki,

całkowicie zmieniły się reguły gry.

A ten facet odegrał główną rolę.

To Alexander Fleming.

Otrzymał Nobla w dziedzinie medycyny

za swój wkład w opracowanie

pierwszego antybiotyku: penicyliny.

Antybiotyki działają zupełnie inaczej
niż bakteriofagi.

W przeważającej części,
hamują rozwój bakterii,

nie bacząc zbytnio na to,
jakie bakterie atakują.

Te o szerokim zakresie działania

zadziałają na całe masy bakterii
obecnych w organizmie.

W porównaniu do niezwykle wąskiego
działania bakteriofagów

na jeden gatunek bakterii,

oczywista przewaga
tych drugich bije w oczy.

W tamtych czasach musiało to być
spełnieniem wszystkich marzeń.

Pacjentowi z podejrzeniem
infekcji bakteryjnej

podawało się antybiotyk

i bez konieczności dowiadywania się
czegokolwiek o bakterii,

która powodowała chorobę,

wielu pacjentów zdrowiało.

Jako że produkowaliśmy
coraz więcej antybiotyków,

słusznie stały się pierwszą linią obrony
przeciwko infekcjom bakteryjnym.

Swoją drogą, przyczyniły się do znacznego
wydłużenia średniej długości życia.

Umiemy dziś przeprowadzać

skomplikowane operacje,

ponieważ mamy antybiotyki

i nie ryzykujemy, że pacjent
umrze następnego dnia

z powodu infekcji bakteryjnej
złapanej podczas operacji.

Dlatego zapomnieliśmy o bakteriofagach,
zwłaszcza w zachodniej medycynie.

Do pewnego stopnia, kiedy dorastałem,
panowało przekonanie,

że rozwiązano problem
infekcji bakteryjnych,

mieliśmy przecież antybiotyki.

Oczywiście dzisiaj wiemy, że to nie tak.

Dzisiaj większość z państwa
słyszała o superbakteriach.

To bakterie, które stały się odporne

na działanie wielu, jeśli nie wszystkich,
dostępnych dziś antybiotyków

używanych do leczenia danej infekcji.

Jak do tego doszło?

Nie byliśmy tak mądrzy,
jak nam się wydawało.

Antybiotyki stosowano, gdzie się da:

w szpitalach, żeby leczyć i zapobiegać,
w domach na zwykłe przeziębienia,

w gospodarstwach,
żeby uodparniać zwierzęta.

W efekcie bakterie ewoluowały.

Kiedy wszechobecne antybiotyki
atakowały bakterie,

przeżywały te, które potrafiły
najlepiej się przystosować.

Nazywamy je dzisiaj
"bakteriami o odporności wielolekowej".

Podam teraz zatrważające liczby.

W niedawnym badaniu na zlecenie
rządu Wielkiej Brytanii

oszacowano, że do 2050 roku

10 milionów ludzi może umrzeć
z powodu zarażenia superbakteriami.

W porównaniu do 8 milionów zgonów
rocznie z powodu raka dzisiaj,

te statystyki są naprawdę przerażające.

Dobra wiadomość jest taka,
że bakteriofagi są ciągle wśród nas.

Co ważniejsze, nic sobie nie robią
z tej wielolekowej odporności.

(Śmiech)

Najzwyczajniej w świecie radośnie
niszczą i polują na bakterie wokół nas.

Pozostały też wybiórcze, co jest dla nas
niezwykle dobrą wiadomością.

Umiemy dziś rzetelnie
określić patogen bakteryjny,

który powoduje infekcję
na wielu płaszczyznach.

A wybiórczość bakteriofagów pomoże nam
uniknąć niektórych efektów ubocznych,

które są powszechnie kojarzone
z antybiotykami o szerokim działaniu.

A co najważniejsze - nie są już
niewidzialnymi mikrobami.

Możemy je zobaczyć,

jak widzieliście wcześniej.

Możemy zsekwencjonować ich DNA.

Rozumiemy, jak się rozmnażają.

Rozumiemy ich ograniczenia.

Jesteśmy na najlepszej drodze

do opracowania silnych i wiarygodnych
leków opartych na bakteriofagach.

To się właśnie dzieje na całym świecie.

Ponad 10 firm biotechnologicznych,
łącznie z moją, opracowuje

możliwe zastosowania dla bakteriofagów
w celu zwalczania infekcji bakteryjnych.

W Europie i USA rozpoczynają się
testy kliniczne.

Dlatego jestem przekonany,
że przeżywamy renesans

terapii z użyciem bakteriofagów.

Według mnie, bakteriofagi należy
przedstawiać mniej więcej tak.

(Śmiech)

Bakteriofagi są superbohaterami,
na których czekaliśmy

podczas walki
z wielolekoodpornymi infekcjami.

Dlatego następnym razem,
myśląc o wirusach,

przypomnijcie sobie ten obrazek.

Bakteriofagi mogą któregoś dnia
uratować wam życie.

Dziękuję.

(Brawa)