One mogą uratować ludzkość. Ekspertka: z pomocą bakteriofagów można wyeliminować bakterie Salmonelli i E. Coli

PAP: Polscy drobiarze mają kłopot ze sprzedażą swoich produktów, zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie są oskarżani o to, że ich mięso jest skażone bakteriami Salmonella. Tymczasem państwo pracujecie nad wykorzystaniem bakteriofagów w zwalczaniu zakażeń zwierząt hodowlanych wywołanych tymi bakteriami. Jak mogą one pomóc w walce z bakteriami Salmonella?

Prof. Alicja Węgrzyn, Centrum Terapii Fagowych Uniwersytetu Gdańskiego: Salmonella w przemyśle drobiarskim jest faktycznie wielkim problemem, któremu już wiemy, jak zaradzić – właśnie za pomocą preparatów zawierających bakteriofagi. Wykorzystamy naturalnych wrogów bakterii, występujących w środowisku do walki przeciwko nim.

Bakteriofagi, w skrócie fagi, są wirusami, które namnażają się wyłącznie w komórkach bakterii. Każdy bakteriofag charakteryzuje się wysoką specyficznością, bo najczęściej namnaża się tylko na jednym gatunku bakterii, czasami nawet na konkretnych jej szczepach.

Bakteriofagi podczas procesu namnażania produkują enzymy, które rozbijają powłoki bakterii, po prostu doprowadzając do jej rozerwania, uwolnienia fagów (wirusów) potomnych, które mogą zakażać kolejne komórki bakteryjne.

PAP: Jak długo będą to robić?

A.W.: Biolodzy molekularni lubią mówić o bakteriofagach, że są lekiem, który sam się produkuje, a w dodatku potrafi się samoograniczać: fagi będą się namnażać w danym środowisku, dopóki będą znajdować swoich gospodarzy – bakterie. Jeżeli one znikną, bakteriofagi znikną także, bo nie będą mogły się powielać.

PAP: Nie są zagrożeniem dla ludzkiego zdrowia?

A.W.: Nasze organizmy już od urodzenia są przyzwyczajone do obcowania z bakteriofagami. Fagi przechodzą przez łożysko do płodu, dziecko otrzymuje je od mamy przy porodzie, są też w kobiecym mleku. Bakteriofagi występują powszechnie w naszym ciele, głównie w jelitach, gdzie wchodzą w skład mikrobiomu, są obecne w krwi i przez nią są dostarczane do wszystkich narządów. Mogą nawet przekraczać barierę krew-mózg przez co wnikają do mózgu.

Organizm człowieka obcuje z bakteriofagami od milionów lat – to nie jest tak, że pojawiły się one nagle i podczas terapii będziemy podawać coś niezwykłego, z czym nigdy wcześniej ludzki czy zwierzęcy organizm nie miał kontaktu, w związku z tym spodziewalibyśmy się spektakularnej reakcji. Organizm przyjmie je spokojnie i z wdzięcznością, chyba że w preparacie będą jakieś zanieczyszczenia (co wynika z ludzkiej działalności). Powiem więcej ich obecność w naszym organizmie jest niezbędna: od ich ilości, różnorodności, obecności w naszych jelitach zależy nasze zdrowie, nie tylko fizyczne, ale też psychiczne.

PAP: Każda bakteria ma jakiegoś swojego wirusa, bakteriofaga, który się na nią rzuca, żeby się w niej mnożyć?

A.W.: Przyjmuje się, że w przyrodzie mamy 10 do trzydziestej potęgi bakterii, natomiast bakteriofagów jest 10 do potęgi 31., czyli średnio na jedną bakterię przypada 10 różnych bakteriofagów.

PAP: Wracając do naszych drobiarzy i ich problemu – wypracowaliście już państwo sposób, jak podawać te bakteriofagi kurom

A.W.: Tak, można je podawać na kilka sposobów. Bakteriofagi mogą wchodzić w skład preparatów stricte leczniczych, ale w związku z tym, że bakterii Salmonella się nie leczy, to w tym przypadku mogą to być preparaty, które będą zapobiegały zakażeniu, działające profilaktycznie.

Można np. dodać je do wody, można je użyć do zamgławiania pomieszczeń. U ptaków mamy dwie drogi wnikania patogenów: przez układ oddechowy i układ pokarmowy, w przypadku bakteriofagowej mgiełki drób będzie ją po prostu wdychać. W ten sam sposób można eliminować także inne patogeny, na przykład bakterię Escherichia coli.

Bakteriofagi można także użyć do sporządzenia płynów dezynfekujących – dzięki temu zmniejszymy ilość bakterii na urządzeniach czy liniach przesyłowych, za pomocą których podaje się paszę czy liniach wodociągowych. Ich zastosowanie pozwoli też na zmniejszenie ilości patogenów w ściółce.

Jednak bakteriofagi możemy także stosować wcześniej, przed stadium hodowlanym, a mianowicie w stadzie rodzicielskim chroniąc kury nioski, a potem jaja. Na koniec cyklu produkcyjnego będą mogły być zastosowane w ubojniach, to niezwykle istotna faza. Proszę sobie wyobrazić linię produkcyjną wykonaną ze szlachetnej stali, na której Salmonella utworzyła charakterystyczny biofilm, taką bakteryjną strukturę wyższego rzędu, oporną na działanie antybiotyków, dezynfektantów, ozonu, promieniowania ultrafioletowego – w zasadzie wszystkiego, czego używamy do dezynfekcji. Natomiast bakteriofagi są w stanie z tym biofilmem sobie poradzić.

PAP: Bardzo wszechstronna jest ta bakteriofagowa broń biologiczna.

A.W.: A i owszem, w pełni się zgadzam. Można ją stosować także w przechowalniach, w pomieszczeniach, gdzie się rozbiera mięso, gdzie mimo niskiej temperatury -4 stopni Celsjusza Salmonella przeżywa i może bez problemu przetrwać kilka lat. Preparaty z bakteriofagami będą przydatne także w fazie transportu, np. do mycia samochodów, pojemników, skrzynek etc. Możemy też za ich pomocą zabezpieczyć mięso czy jaja, nie tylko przed rozwojem bakterii Salmonella, ale też innych patogennych bakterii. Możliwości mamy duże, musimy tylko dokładnie wszystko przetestować.

PAP: Mówi pani, że możemy to, możemy tamto zrobić, to dlaczego tego nie robimy?

A.W.: Robimy, robimy cały czas. Tylko, że jeżeli mamy zastosować preparaty, które będą skutecznie eliminowały bakterie Salmonella, musimy się do tego porządnie przygotować. W tej chwili pracujemy na prawie 400 różnych szczepach bakterii Salmonella**, które występują obecnie w całej Polsce i szukamy bakteriofagów, które w ich przypadku będą się najlepiej sprawdzały.

Dlatego pracujemy na wielkiej puli bakteriofagów, sprawdzamy je, testujemy. Wybieramy najlepsze. Z tego powodu praca się wydłuża, ale myślę, że za dwa lata będziemy gotowi do testowania preparatów w terenie – będziemy robić tzw. próby kliniczne.

PAP: Skąd bierzecie bakteriofagi do badań, a potem do produkcji preparatów?

A.W.: Najlepszym źródłem bakteriofagów są ścieki komunalne, a zupełnie wspaniałym ścieki szpitalne. Do tej pory nie modyfikowaliśmy ich w żaden sposób genetycznie, więc to są takie bakteriofagi, jakie występują w przyrodzie. Następnie je namnażamy i testujemy ich właściwości w laboratorium.

PAP: Jakich cech szukacie w bakteriofagach?

A.W.: Bywają bakteriofagi łagodne, które mogą się integrować do chromosomu bakterii, siedzą sobie tam i czekają na dobre czasy, kiedy bakteria będzie dobrze odżywiona, nazywamy je lizogennymi i takie są mało przydatne do terapii, zatem je odrzucamy. Pozyskujemy tzw. fagi lityczne, które wchodzą do bakterii, szybko sobie ją podporządkowują, błyskawicznie się namnażają, rozrywają ją i wyrzucają potomne fagi na zewnątrz.

Tylko takie nas interesują – drapieżne. A na samym końcu naszej pracy laboratoryjnej izolujemy materiał genetyczny wybranych fagów, po czym jest on sekwencjonowany. Musimy bowiem sprawdzić, czy fagi nie niosą genów oporności na antybiotyki albo na przykład genów toksyn, które mogą zaszkodzić podczas podawania zwierzęciu czy człowiekowi. Dopiero wtedy możemy powiedzieć, że mamy kolekcję fagów, które będziemy ze sobą łączyć i tworzyć preparaty fagowe, fachowo zwane koktajlami fagowymi.

PAP: Może pani prowadzić te badania nad bakteriofagami dlatego, że najpierw dostaliście na nie grant naukowy, a później znaleźli się klienci, którzy za nie płacą. A przecież dziesięcioleci mówi się o tym, że bakteriofagi mogą zastąpić, a na pewno wspomóc antybiotyki – zarówno w przypadku leczenia zwierząt, jak i ludzi. Jakim problemem są dziś antybiotykoodporne bakterie nie trzeba dziś nikomu tłumaczyć, a mimo to temat bakteriofagów i możliwości ich zastosowania nie jest szczególnie popularny.

A.W.: Jeśli chodzi o eksperymentalne leczenie fagami ludzi zajmuje się tym jeden ośrodek we Wrocławiu, do terapii tej kwalifikują lekarze, ale tak naprawdę wiedza naszych lekarzy na ten temat jest niedostateczna. Poza tym lekarze obawiają się stosowania preparatów w ramach terapii eksperymentalnej, czyli oficjalnie niezarejestrowanej.

Ale to ma szansę się zmienić, gdyż Europejska Agencja Leków (EMA) wydała rozporządzenie opisujące procedury, według których ma przebiegać proces rejestracji preparatów zawierających bakteriofagi dla zwierząt, czyli do użycia w weterynarii – a zatem to już mamy. W przypadku procedur dotyczących rejestracji preparatów przeznaczonych dla ludzi – trwają konsultacje gotowych już przepisów, więc można się spodziewać, że wkrótce wejdą w życie.

PAP: Producenci antybiotyków nie będą zadowoleni.

A.W.: Zdecydowanie, to jest ogromne, silne lobby, z którym zapewne przyjdzie nam się zmierzyć. Natomiast żeby była sprawa jasna – bakteriofagi, jako leki, także nie są idealne. Na przykład preparat złożony z dajmy na to pięciu bakteriofagów nie będzie działał wiecznie. To jest biologia, ciągłe ewolucje, więc bakterie też się uodparniają na bakteriofagi, czyli będą ewoluować, aby tę odporność przełamać. Dlatego trzeba będzie monitorować skuteczność działania tych preparaty i w razie potrzeby modyfikować ich skład.

PAP: To się opłaca?

A.W.: Jeżeli będziemy tylko mogli ograniczyć stosowanie antybiotyków i rozpowszechnianie lekoopornych form bakterii w środowisku, to nawet bardzo się opłaca. Ludzie popełnili w przypadku antybiotyków wiele karygodnych błędów, w latach 60. i 70. stosowali je w ogromnych ilościach jako dodatek do paszy, nie tyle w celach terapeutycznych, ale jako promotory wzrostu zwierząt.

Tymczasem stosowanie antybiotyków w małym stężeniu powoduje, że bakterie stają się na nie oporne. W ten sposób drastycznie ograniczyliśmy sobie liczbę skutecznych antybiotyków na rynku zarówno w medycynie jak i weterynarii. Przy czym antybiotykoodporność w środowisku naturalnym jest normalną rzeczą, tyle że występuje w skali mikro.

PAP: Bakteriofagi uratują ludzkość?

A.W.: Bardzo bym chciała, żeby tak się stało. Mają ku temu potencjał.

Rozmawiała: Mira Suchodolska (PAP)