Σε εκατομμύρια μετριούνται κάθε χρόνο οι θάνατοι από τα υπερβακτήρια. Όπως δηλώνουν οι ίδιοι οι ασθενείς φέρνουν ανυπόφορους πόνους και πολλές φορές ανεξήγητους.
«Μπορεί να με κάνουν να ξυπνήσω από φρικτούς πόνους, σαν να μου κάνουν απονεύρωση χωρίς αναισθησία», λέει στο CNN η Cynthia Horton που, το τελευταίο διάστημα υποφέρει από πόνους στα αυτιά της. «Όταν σηκώνομαι, το αυτί μου συχνά έχει υγρό από τη μόλυνση. Μπορεί ακόμα να στάζει και αίμα», εξηγεί.
Το ανοσοποιητικό της σύστημα, που ήδη ήταν ιδιαίτερα εξασθενημένο από την ισόβια μάχη της με τον λύκο, επιβαρύνθηκε περαιτέρω από τις ακτινοβολίες και τη χημειοθεραπεία, μετά από χειρουργική επέμβαση στην οποία υποβλήθηκε το 2003 για έναν καρκινικό όγκο στο αυτί της. Έκτοτε υποφέρει συχνά από λοιμώξεις του αυτιού, τις οποίες συνήθιζε αντιμετωπίζει με αντιβιοτικά. Με το πέρασμα των χρόνων, όμως, τα βακτήρια στο αυτί της 61χρονης γίνονταν ολοένα και πιο ανθεκτικά στην αντιβίωση, με αποτέλεσμα, συχνά, η θεραπεία να φέρνει ελάχιστα ή και καθόλου αποτελέσματα.
Χρόνιες λοιμώξεις ακόμα και για δεκαετίες
«Τα πολυανθεκτικά υπερβακτήρια μπορούν να προκαλέσουν χρόνιες λοιμώξεις, σε κάποιους ασθενείς για μήνες, ή ακόμα και για δεκαετίες. Είναι γελοίο το πόσο ιογενή γίνονται ορισμένα από αυτά τα βακτήρια με την πάροδο του χρόνου», εξηγεί ο επίκουρος καθηγητής βακτηριοφάγων, λοιμωδών νοσημάτων και ανοσολογίας στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Σαν Ντιέγκο, Dwayne Roach.
Την περασμένη χρονιά προκειμένου να θεραπεύσουν τη λοίμωξη της Horton, οι γιατροί προσφέρθηκαν να επιστρατεύσουν ένα από τα παλαιότερα φυσικά «αρπακτικά» του ζωικού βασιλείου – τους μικροσκοπικούς ιούς που μοιάζουν με τρίποδα και ονομάζονται φάγοι και βρίσκουν, επιτίθενται σε και καταβροχθίζουν βακτήρια.
Πέντε εκατομμύρια θάνατοι ετησίως
Οι λιλιπούτειοι μικροοργανισμοί έχουν σώσει τις ζωές ασθενών που πεθαίνουν από λοιμώξεις υπερβακτηρίων και χρησιμοποιούνται σε κλινικές δοκιμές ως μία πιθανή λύση στο αυξανόμενο πρόβλημα της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά. Κάθε χρόνο, μόνο στις ΗΠΑ, εμφανίζονται πάνω από 2,8 εκατομμύρια λοιμώξεις ανθεκτικές στα αντιμικροβιακά φάρμακα. Σύμφωνα με στοιχεία από τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ, που αφορούν στο 2019, οι λοιμώξεις αυτές αποτελούν «επείγουσα παγκόσμια απειλή για τη δημόσια υγεία» καθώς σκοτώνουν 5 εκατομμύρια ανθρώπους ετησίως.
«Μέχρι το 2050, υπολογίζεται ότι, κάθε χρόνο θα πεθαίνουν 10 εκατομμύρια άνθρωποι -δηλαδή ένας άνθρωπος κάθε 10 δευτερόλεπτα– από λοιμώξεις υπερβακτηρίων», τονίζει η συνδιευθύντρια του πρώτου ειδικού κέντρου θεραπείας με φάγους στη Βόρεια Αμερική, του Κέντρου Καινοτόμων Εφαρμογών και Θεραπευτικών Φάγων ή IPATH, στην Ιατρική Σχολή του UC San Diego, Steffanie Strathdee.
Η Horton, εξαντλημένη από τις αλλεπάλληλες λοιμώξεις στο αυτί της, ήταν πρόθυμη να υποβληθεί σε εναλλακτικές θεραπείες. Από το γραφείο του γιατρού της στην Πενσυλβάνια, έλαβε στο Σαν Ντιέγκο, δείγματα από τα ανθεκτικά στα αντιβιωτικά βακτήρια, με την ελπίδα, οι κυνηγοί φάγων εκεί να μπορέσουν να βρουν κάτι αντίστοιχο. Αυτό που ανακάλυψαν στη συνέχεια οι επιστήμονες, ωστόσο, ήταν απροσδόκητο.
Τα βακτήρια που καλλιεργήθηκαν από το αυτί της ασθενούς ήταν απόλυτα ταιριαστά με ένα σπάνιο υπερβακτήριο που εντοπίστηκε σε ορισμένα είδη οφθαλμικών σταγόνων χωρίς ιατρική συνταγή, οι οποίες και στέρησαν, από κάποιους ανθρώπους, την όραση αλλά και τη ζωή τους. Και κάπως έτσι ξαφνικά, η αναζήτηση λύσης στο πρόβλημα της Horton απέκτησε νέο νόημα. Θα μπορούσαν τα βακτήρια από το αυτί της να βοηθήσουν τους επιστήμονες να εντοπίσουν και να απομονώσουν φάγους που θα αντιμετώπιζαν και τις οφθαλμικές λοιμώξεις;
Έρευνα σαν αστυνομικό μυθιστόρημα
Από τον Μάιο του 2022, άρχισαν να εμφανίζονται σοβαρές περιπτώσεις οφθαλμικών λοιμώξεων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Μέχρι τον επόμενο Ιανουάριο, το CDC σημείωνε ότι, σε 11 πολιτείες, τουλάχιστον 50 ασθενείς είχαν αναπτύξει λοιμώξεις προερχόμενες από υπερβακτήρια, μετά τη χρήση τεχνητών δακρύων χωρίς συντηρητικά. Μέχρι τον Μάιο του 2023, η επιδημία είχε εξαπλωθεί σε 18 πολιτείες: τέσσερις από τους ασθενείς πέθαναν, άλλοι τόσοι έχασαν τα μάτια τους, 14 υπέστησαν απώλεια όρασης και δεκάδες άλλοι παρουσίασαν λοιμώξεις σε διαφορετικά μέρη του σώματός τους. «Από τους ασθενείς, ελάχιστοι μόνο εκδήλωσαν οφθαλμικές λοιμώξεις, γεγονός που δημιουργούσε τεράστια ερωτηματικά για την επιδημία», εξηγεί η Δρ. Maroya Walters, επιδημιολόγος και επικεφαλής της έρευνας των CDC για τα τεχνητά δάκρυα. «Είδαμε ανθρώπους που είχαν αποικιστεί από τον οργανισμό να αναπτύσσουν λοιμώξεις του ουροποιητικού ή του αναπνευστικού, ακόμα και αφού είχαν σταματήσει τη χρήση των σταγόνων. Ένας από τους ασθενείς, μάλιστα, μετέδωσε τη λοίμωξη και σε άλλους στην υγειονομική μονάδα», εξήγησε. Ο «ένοχος» πίσω από τις μολύνσεις, ήταν ένα σπάνιο στέλεχος της λοίμωξης Pseudomonas aeruginosa. Το εν λόγω στέλεχος, μάλιστα, ήταν ανθεκτικό στα φάρμακα. Σύμφωνα με το CDC, εντοπίζονταν στις ΗΠΑ για πρώτη φορά.
Από πλευράς της, η Horton δεν είχε ποτέ χρησιμοποιήσει οφθαλμικές σταγόνες, ωστόσο τα βακτήρια που καλλιεργήθηκαν από το αυτί της ήταν το ίδιο σπάνιο στέλεχος. Οι επιστήμονες του IPATH έπιασαν αμέσως δουλειά χρησιμοποιώντας τα εν λόγω βακτήρια, μαζί και με άλλα δείγματα που έστειλε το CDC και, άμεσα έφεραν αποτελέσματα, καθώς εντόπισαν πάνω από δώδεκα φάγους, οι οποίοι με επιτυχία επιτέθηκαν στο θανατηφόρο παθογόνο. Οι επιστήμονες των CDC γοητεύθηκαν τόσο από την ανακάλυψη, που προχώρησαν σε ανακοινώσεις για την θεραπεία κατά του υπερβακτηρίου με τη χρήση φάγων.
Όπως εξηγεί η Walters, «μάς έβαλε στο μυαλό ότι είμαστε αντιμέτωποι με μία επιδημία που προκαλείται από βακτήρια με εξαιρετικά περιορισμένες επιλογές θεραπείας και, ως εκ τούτου, θα πρέπει να σκεφτόμαστε τις εναλλακτικές». Τι είναι, όμως, ο λιλιπούτειος οργανισμός που μπορεί να καταπολεμήσει βακτήρια ανθεκτικά ακόμα και στα φάρμακα; Και, το πιο σημαντικό, θα μπορούσε η θεραπεία με φάγους να αποτελέσει έναν σημαντικό παράγοντα για τον τερματισμό της υγειονομικής κρίσης των υπερβακτηρίων;
Ένας μικροσκοπικός πόλεμος μέσα μας
Τα δισεκατομμύρια βακτήρια στον κόσμο σήμερα, χάρη στην εξέλιξη, έχουν έναν φυσικό εχθρό: τους μικροσκοπικούς ιούς που ονομάζονται βακτηριοφάγοι και είναι προγραμματισμένοι γενετικά για αποστολές αναζήτησης και καταστροφής. Στο λιλιπούτειο παιχνίδι του «Εξολοθρευτή» το κάθε σύνολο φάγων είναι μοναδικά σχεδιασμένο ώστε να εντοπίζει έναν συγκεκριμένο τύπο παθογόνου, να τού επιτίθεται και, τελικά, να το καταβροχθίζει.
«Κάθε βακτηριακό είδος, ακόμη και γονότυποι μέσα σε αυτό, μπορεί να έχει ολόκληρο ρεπερτόριο φάγων που του επιτίθενται. Οι επιτιθέμενοι μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν μεγάλη ποικιλία μεθόδων για να εισέλθουν και να εξουθενώσουν τα βακτηριακά κύτταρα», εξηγεί ο καθηγητής οικολογίας και εξελικτικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Yale και μέλος της σχολής μικροβιολογίας στην Ιατρική Σχολή Yale στο New Haven του Κονέκτικατ, Paul Turner.
Τα βακτήρια αντιμετωπίζουν τις επιθέσεις επιστρατεύοντας διάφορους ελιγμούς αποφυγής, όπως είναι η αποβολή του εξωτερικού του δέρματός τους, ώστε να εξαλείψουν τις θύρες πρόσδεσης που χρησιμοποιούν οι φάγοι για να εισέλθουν, να καταστρέψουν και τελικά να ανατινάξουν το παθογόνο σε κομμάτια βακτηριακής ύλης. Κάπου εδώ τελειώνουν τα καλά νέα καθώς τα νέα, «γυμνά» βακτήρια μπορούν να χάσουν την αντοχή τους στα αντιβιοτικά και να γίνουν ξανά ευάλωτα στους φάγους οι οποίοι, ωστόσο, τίθενται εκτός δράσης μετά τις επιθέσεις τους χωρίς να είναι, πλέον, σε θέση να πολεμήσουν. Οι ειδικοί, επιχειρούν να μεγιστοποιήσουν την επιτυχία επιστρατεύοντας μία ποικιλία φάγων ικανών να αντιμετωπίσουν ένα εξαιρετικά δυσάρεστο υπερβακτήριο. Συχνά, επιχειρούν να δημιουργήσουν κοκτέιλ μικροσκοπικών «πολεμιστών» που, ιδανικά, θα είναι σε θέση να συνεχίσουν την επίθεση όταν ένας εξ’ αυτών εξουδετερωθεί.
Αυτό ακριβώς συνέβη, το 2016, στον σύζυγο της Strathdee, Tom Patterson, συνταξιούχο καθηγητή ψυχιατρικής στο UC San Diego. Μία λοίμωξη του «Iraqibacter», ενός βακτηρίου ανθεκτικού στα φάρμακα που εντοπίστηκε στην άμμο του Ιράκ, προκάλεσε πολυοργανική ανεπάρκεια στον Ratterson, που βρέθηκε επικίνδυνα κοντά στο θάνατο. Σε έναν αγώνα δρόμου με τον χρόνο, η Strathdee υπερπήδησε απίστευτα εμπόδια προκειμένου να βρει και να παραδώσει στους γιατρούς του συζύγου της διάφορα κοκτέιλ φάγων. Σε ένα από αυτά, ένας από τους μικροοργανισμούς «τρόμαξε τόσο το βακτήριο που έριξε την εξωτερική του κάψουλα», εξηγεί η Strathdee, αναπληρώτρια πρύτανης των παγκόσμιων επιστημών υγείας στο UC San Diego και συν-συγγραφέας του βιβλίου “The Perfect Predator: A Scientist’s Race to Save Her Husband From a Deadly Superbug”. «Φοβόταν περισσότερο τον φάγο, πατά το αντιβιοτικό, και αυτό επέτρεψε στο φάρμακο να λειτουργήσει ξανά. Το χτύπημα που χρειαζόταν ο Τομ ήταν διπλό», εξηγεί. «Τρεις μέρες αργότερα, ο Τομ σήκωσε το κεφάλι του από το μαξιλάρι, βγαίνοντας από βαθύ κώμα και φίλησε το χέρι της κόρης του. Ήταν απλά ένα θαύμα», τονίζει.
Ο πόλεμος των φάγων
Σε κάθε άκρη των ΗΠΑ, οι επιστήμονες επιχειρούν να εξελίξουν την έρευνα στο επόμενο επίπεδο. Στο εργαστήριο Turner στο Yale επιχειρούν να χαρτογραφήσουν τους φάγους και τα πιο συμβιωτικά αντιβιοτικά στην καταπολέμηση συγκεκριμένων παθογόνων. Στο Roach του Σαν Ντιέγκο διερευνάται η ανοσολογική αντίδραση των οργανισμών στους φάγους, ενώ αναπτύσσονται και νέες τεχνικές καθαρισμού τους, για την προετοιμασία ενδοφλέβιων δειγμάτων για χρήση σε ασθενείς.
Επί του παρόντος, οι κλινικές δοκιμές για την αποτελεσματικότητά τους κατά των δυσίατων λοιμώξεων, όπως αυτή του ουροποιητικού, της χρόνιας δυσκοιλιότητας, των αρθρώσεων, των ελκών, του διαβητικού ποδιού, της αμυγδαλίτιδας και των επίμονων, επαναλαμβανόμενων λοιμώξεων που εμφανίζονται σε ασθενείς με κυστική ίνωση, βρίσκονται σε εξέλιξη. Οι χρόνιες λοιμώξεις που οφείλονται στην τελευταία, συνήθως οφείλονται σε διάφορα στελέχη της ανθεκτικής στα φάρμακα, Pseudomonas aeruginosa – το ίδιο παθογόνο που είναι υπεύθυνο για τη λοίμωξη στα αυτιά της Horton αλλά και την επιδημία με τα τεχνητά δάκρυα.
Ορισμένα εργαστήρια αναπτύσσουν βιβλιοθήκες φάγων, όπου αποθηκεύονται στελέχη που βρίσκονται στη φύση και είναι, αποδεδειγμένα, αποτελεσματικά κατά συγκεκριμένων παθογόνων. Στο Τέξας, μία νέα εγκατάσταση προχωράει ένα βήμα παρακάτω: επιταχύνει την εξέλιξη, με τη δημιουργία φάγων στο εργαστήριο. Όπως εξηγεί ο αναπληρωτής καθηγητής στο Baylor College of Medicine στο Χιούστον, Anthony Maresso, «αντί να προμηθευτούμε νέους φάγους από το περιβάλλον, έχουμε έναν βιοαντιδραστήρα που, σε πραγματικό χρόνο, μπορεί να δημιουργήσει δισεκατομμύρια φάγους». Όπως τονίζει, «οι περισσότεροι από αυτούς δεν θα είναι ενεργοί κατά των βακτηρίων που είανι ανθεκτικά στα φάρμακα. Κάποια στιγμή, όμως, θα προκύψει μία σπάνια παραλλαγή, που θα είναι εκπαιδευμένη, τρόπον τινά, στα ανθεκτικά βακτήρια. Αυτήν θα προσθέσουμε στο οπλοστάσιό μας. Πρόκειται για μία προσέγγιση επόμενης γενιάς στις βιβλιοθήκες φάγων».
Την περασμένη χρονιά, το εργαστήριο του Maresso δημοσίευσε μία μελέτη σχετικά με τη θεραπεία 12 ασθενών με φάγους. Οι μικροοργανισμοί, ήταν προσαρμοσμένοι στο μοναδικό, βακτηριακό προφίλ του κάθε ασθενούς. Ήταν μία μοναδική επιτυχία, καθώς, σε πέντε περιπτώσεις ασθενών, τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια εξαλείφθηκαν, ενώ αρκετοί ακόμη ασθενείς παρουσίασαν βελτίωση. Όπως εξηγεί ο Roach, «αυτή τη στιγμή επιχειρούνται παράλληλα πολλές προσεγγίσεις. Μήπως κατασκευάζουμε φάγους; Πόσο μεγάλο είναι αυτό το κοκτέιλ φάγων που φτιάχνουμε; Είναι δύο ή 12 φάγοι; Θα πρέπει αυτοί να εισπνέονται, να εφαρμόζονται τοπικά ή να χορηγούνται ενδοφλεβίως; Η δουλειά που είναι σε εξέλιξη, ώστε να απαντηθούν αυτά τα ερωτήματα είναι αρκετή».
Λόγο της εξορθολογισμένης φύσης της λειτουργίας τους, ο γενετικός χειρισμός των φάγων ήταν δύσκολος μέχρι σήμερα. «Η φυσική εξέλιξη έχει βελτιστοποιήσει τη λειτουργία των φυσιολογικών φάγων, προκειμένου να δρουν σαν φονικές μηχανές. Υπάρχει ελάχιστος χώρος μέσα στους μικροοργανισμούς ώστε να παρέμβουμε και να αλλάξουμε τα πράγματα», εξηγεί η καθηγήτρια μοριακής βιολογίας στο UC San Diego, Elizabeth Villa. Η ίδια μελετά μία νέα μορφή των μικροοργανισμών, που ονομάζονται «jumbo» φάγοι.
«Οι jumbo φάγοι έχουν πολύ μεγάλο γονιδίωμα και είμαστε πολύ κοντά στο να έχουν πυρήνα που εγκλωβίζει το γενετικό υλικό. Αυτό τους προστατεύει από ορισμένους από τους μηχανισμούς που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να αμύνονται κατά των φάγων και τους απενεργοποιούν», εξηγεί ο κορυφαίος ειδικός σε θέματα λοιμωδών νοσημάτων στο UC San Diego και συνδιευθυντής του IPATH, Δρ. Robert «Chip» Schooley. «Αυτό τους δίνει το περιθώριο και να τροποποιηθούν ώστε να γίνουν πιο ισχυροί. Και τους καθιστά πολλά υποσχόμενους φάγους για χρήση σε θεραπείες», τονίζει.
Η γενετική μηχανική των φάγων θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να στοχεύουν σε μοναδικούς συνδυασμούς παθογόνων μικροοργανισμών του κάθε ασθενούς, που δείχνουν και ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά. Η άλλη εναλλακτική είναι να ψάχνουν στα λύματα, τους βάλτους, τις λίμνες, τα αμπάρια των σκαφών και άλλους χώρους αθρόας αναπαραγωγής βακτηρίων, προκειμένου να εντοπίσουν τον κατάλληλο φάγο για τη δουλειά.
Μαζί με τις βιβλιοθήκες των μικροοργανισμών, η γενετική μηχανική αποτελεί το «κλειδί» για τη μαζική παραγωγή φάγων, ώστε αυτοί να διανεμηθούν σε ευρύτερη κλίμακα. Στη Ρωσία και τη Γεωργία, όπου η θεραπεία με φάγους χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες, οι ασθενείς μπορούν να αγοράζουν τα κοκτέιλ τους από τα ράφια των φαρμακείων.
Όλη αυτή η έρευνα έχει τραβήξει την προσοχή του CDC. Εκτός από τη χρήση κοκτέιλ για την αντιμετώπιση μιας επιδημίας υπερβακτηριδίου σε πραγματικό χρόνο, οι φάγοι θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην καταπολέμηση ενός ευρύτερου ζητήματος του επαναποικισμού του μολυσμένου ατόμου με το ίδιο υπερβακτήριο, εξηγεί ο Walters του CDC.
«Το ζήτημα είναι ότι, όταν οι ασθενείς υποφέρουν από λοιμώξεις, η χρήση ανθεκτικών στα βακτήρια φαρμάκων μπορεί να οδηγήσει στην εις το διηνεκές μεταφορά των μιρκοοργανισμών μέσα ή πάνω στο σώμα τους ακόμα και μετά το πέρας της θεραπείας. Οι ίδιοι δεν παρουσιάζουν σημεία ή συμπτώματα ασθένειας, μπορούν, όμως, να υποστούν εκ νέου λοιμώξεις αλλά και να μεταδώσουν τα βακτήρια σε άλλους οργανισμούς», υπογραμμίζει.
Εάν, ωστόσο, οι φάγοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την «αποαποικιοποίηση» ενός βακτηριακού πληθυσμού εντός κάποιου οργανισμού «υψηλού κινδύνου», «θα μπορούσαν πραγματικά οι ασθενείς να μειώσουν την πιθανότητα ανάπτυξης λοιμώξεων αλλά και εξάπλωσής τους σε άλλους οργανισμούς – θα έλυναν, δηλαδή, μεγάλο μέρος του προβλήματος», τονίζει και καταλήγει: «σκεφτόμασταν να επιχειρήσουμε να αναπτύξουμε μία συλλογή συγκεκριμένων φάγων που θα ήταν δραστική απέναντι σε μεγάλο αριθμό συγκεκριμένων, ανθεκτικών μικροοργανισμών. Ένα καλό μέρος για να ξεκινήσουμε θα ήταν οι ψευδομονάδες – υπάρχουν περισσότερα από 140 διαφορετικά είδη. Υπάρχουν, όμως, και πολλοί άλλοι οργανισμοί που μάς απειλούν, τους οποίους πρέπει επίσης να αντιμετωπίσουμε».
