לחוקרים יש טקטיקת קרב חדשה להילחם בזיהומים חיידקיים עמידים לתרופות. האסטרטגיה שלהם כוללת שימוש באוספים של בקטריופאג'ים, וירוסים שתוקפים חיידקים באופן טבעי. במחקר חדש, חוקרים מבית הספר להנדסה מולקולרית של אוניברסיטת שיקגו פריצקר (PME) ו- UChicago Medicine הראו כי תערובת של פאגים אלו יכולה לטפל בהצלחה בעמידים לאנטיביוטיקה Klebsiella pneumoniae זיהומים בעכברים.
עם זאת, במקביל, עבודת הצוות חשפה עד כמה מורכבות יכולות להיות האינטראקציות בין פאגים וחיידקים; הווירוסים שצפויים להיות היעילים ביותר במנות תרבות מבודדות לא תמיד פעלו בבעלי חיים. יתר על כן, גם הפאג'ים וגם החיידקים יכולים להתפתח עם הזמן – במקרים מסוימים, הפאג'ים התפתחו להיות יעילים יותר בהריגת חיידקים בעוד שבמקרים אחרים, קלבסיאלה פיתחה עמידות לפאג'ים.
"אנחנו עדיין חושבים שפאג'ים הם גישה מבטיחה להפליא לטיפול בחיידקים עמידים לתרופות כגון קלבסיאלה," אמר מארק מימי, עוזר פרופסור להנדסה מולקולרית ומחבר בכיר של העבודה החדשה, שפורסמה ב מארח סלולרי ומיקרוב. "אבל הפאג'ים הם כמו אנטיביוטיקה חיה המשתנה כל הזמן, מה שנותן להם מורכבות רבה."
Klebsiella pneumoniae הם חיידקים נפוצים המצויים במעיים של אנשים שבהם הם גורמים נזק מועט. עם זאת, כאשר החיידקים בורחים לאתרי גוף אחרים, כגון פצעים פתוחים, הריאות, זרם הדם או דרכי השתן, הם עלולים לגרום לזיהומים חמורים יותר. K. pneumoniae מפוזרים לעתים קרובות בתוך בתי חולים, וזנים עמידים לתרופות הפכו נפוצים.
"בקליניקה שלי אני רואה חולים עם דלקות חוזרות בדרכי השתן שנגרמו על ידי קלבסיאלה," אומרת אורוגניקולוגית סנדרה ואליטיס, ד"ר מ-UCHicago Medicine, מחברת שותפה של העבודה החדשה. "לעתים קרובות זני חיידקים אלו מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה דרך הפה, ומשאירים לחולים פחות אפשרויות לנקות את הזיהום. אנו זקוקים בדחיפות לדרכים חדשות לטיפול בחיידקים הללו".
פאג'ים, במשך יותר ממאה שנה, ידועים כאויב טבעי של חיידקים ונחקרו על הפוטנציאל שלהם לטפל בזיהומים. עם זאת, פאג'ים הם בדרך כלל מאוד ספציפיים לסוג אחד של חיידקים וקשה לחזות התאמות אלו.
במחקר החדש, אלה רוטמן – מדענית במעבדת Mimee – סיננה מי שפכים כדי לבודד פאגים שיכולים להרוג ביעילות 27 קלבסיאלה זנים, כולל 14 שבודדו לאחרונה מחולי אוניברסיטת שיקגו. הצוות זיהה כמה עשרות פאגים בעלי יכולת להרוג לפחות חלק קלבסיאלה זנים, לאחר מכן, החוקרים ניתחו אילו גורמים גנטיים בחיידקים הפכו אותם לנטייה ביותר להיהרג או להיחלש על ידי כל אחד מהפאגים הללו.
על סמך הניתוח הזה, רוטמן ועמיתיה פיתחו תערובת של חמישה פאגים שכל אחד מהם מכוון לרכיבים שונים של החיידק. במאכלי תרבות וגם בעכברים, קוקטייל הפאג' הזה נעשה עמיד לאנטיביוטיקה קלבסיאלה חיידקים בעלי סיכוי גבוה יותר להיות מותקפים על ידי המערכת החיסונית, ובמקרים מסוימים, רגישים יותר לטיפול באנטיביוטיקה. עם זאת, במקרים אחרים, החיידקים הפכו עמידים יותר לאנטיביוטיקה לאחר הטיפול.
זה אחד מהדברים שבהם הביולוגיה לרוב לא עובדת כמו שאתה רוצה. אבל זה נותן לנו הזדמנות לחקור את הדינמיקה המפורטת בין הפאג'ים והחיידקים".
מארק מימי, עוזר פרופסור להנדסה מולקולרית וסופר בכיר
על ידי חשיפת תערובת הפאג' לסדרה של מבודדים קלבסיאלה חיידקים, החוקרים נתנו לפאג' את ההזדמנות להתפתח. זה שיפר את היכולת של הקוקטייל להרוג קלבסיאלה. בעכברים, התערובת למעשה הרגה או נחלשה קלבסיאלה. החוקרים צפו באבולוציה משותפת בין החיידקים והפאג'ים במעי העכבר, כאשר קלבסיאלה התפתח כדי להתחמק מהתקפת פאג' והפאג' התנגד כדי להדביק טוב יותר את החיידקים שהשתנו.
קבוצת המעבדה של Mimee ממשיכה בניסויים כדי להבין טוב יותר כיצד זוגות פגים וחיידקים שונים מקיימים אינטראקציה זה עם זה וכיצד נוכחותם של פאגים וחיידקים אחרים – המצויים באופן טבעי בגוף האדם – משפיעה על כך. במקביל, בשיתוף עם Valaitis, הם מבקשים אישור ממינהל המזון והתרופות (FDA) לניסוי קליני קטן שיבדוק את תערובת הפאג'ים בחולים עם דלקות בדרכי השתן.
"המחקר הזה הוא צעד חיובי קדימה בניסיון למיין את המורכבות של הפאג'ים ולקרב אותם למרפאה", אומר Mimee.
