Microbiologie in hapklare porties

Hallo bacteriofagen, tot ziens antibiotica?

Geschreven door:

Clémence Joseph

Structuur van een bacteriofaag
Figuur uit Adenosine (original); en:User:Pbroks13 (redraw), CC BY-SA 2.5 , via Wikimedia Commons

De nanobot-achtige micro-organismen hierboven zijn virussen genaamd bacteriofagen, omdat ze alleen bacteriën infecteren en lyseren (kapot maken). Bacteriofagen zijn in 1915 in Engeland ontdekt door Frederick Twort, en in 1917 in Frankrijk door Félix d’Herelle, wie ook als eerste bacteriofagen heeft gebruikt om infecties bij mensen te bestrijden.

Félix d’Herelle werkte aan het Pasteur Institute, waar hij het effect van dysenterie in kinderen onderzocht. Dysenterie is een infectieziekte die wordt veroorzaakt door de Shigella bacterie. Dysenterie veroorzaakt zware diarree, wat in die tijd vaak dodelijk was. Spoedig ontdekte hij de aanwezigheid van een micro-organisme dat de bacteriën in de stoelgang van kinderen kon doden. Interessant hieraan is dat dit micro-organisme altijd werd gevonden bij patiënten die aan de betere hand waren. Hij isoleerde dit micro-organisme en noemde het een bacteriofaag. De cultuur van deze bacteriofaag werd vervolgens gebruikt om kinderen in kritieke toestand te behandelen en te genezen.

Pijltje: cirkel zonder bacteriën, duidend op de aanwezigheid van bacteriofagen
Foto door Megan Mathias and J. Todd Parker, USCDCP on Pixnio

Vanaf toen werd bacteriofaagtherapie gebruikt om infecties te behandelen, nog voordat antibiotica waren ontdekt. Helaas zijn antibiotica in tegenstelling tot bacteriofagen chemische structuren, die makkelijk te onderzoeken zijn. Bacteriofagen, die een biologische oorsprong hebben, zijn een riskanter alternatief. Ze zouden kunnen interageren met membranen in ons lichaam, in onze bloedbaan terecht kunnen komen en inwerken op weefsel waar het oorspronkelijk niet op gericht was. Echter, tot nu toe is er nog geen bewijs dat bacteriofagen bijwerkingen geven in ons lichaam. Bovendien kan een bacteriofaag alleen een specifieke bacterie infecteren. De bacteriofagen waarin we geïnteresseerd zijn moeten dus geselecteerd worden en gemixt in een soort cocktail om een maximaal effect te kunnen hebben. Deze cocktails zijn echter vaak onstabiel, waardoor de bacteriofagen niet altijd actief blijven, wat op zijn beurt een negatief effect kan hebben op de therapie.

Bacteriofagen op een bacterie
Figuur door Dr Graham Beards, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Vanwege deze verschillen tussen bacteriofaagtherapie en antibiotica werd bij de behandeling van infecties de voorkeur gegeven aan antibiotica. Helaas is antibioticaresistentie de afgelopen jaren een steeds groter probleem geworden, wat onze strijd tegen infecties aanzienlijk bemoeilijkt. Onderzoek naar alternatieven heeft ons teruggebracht naar bacteriofagen. Omdat bacteriën kunnen evolueren en daarbij resistent kunnen worden tegen antibiotica, zouden ze ook resistent kunnen worden tegen bacteriofagen. Het voordeel aan bacteriofagen is dan dat ze zich op hun beurt ook kunnen aanpassen om zo toch de bacteriën kunnen doden.

Sinds de ontdekking is bacteriofaagtherapie voornamelijk gebruikt in Frankrijk en de toenmalige Sovjet Unie. Na de tweede wereldoorlog focuste Frankrijk zich meer op behandelingen met antibiotica, en werden bacteriofagen verder slechts gebruikt voor experimentele behandelingen of onderzoek. De Sovjet Unie focuste op fagen om infecties te behandelen en is de commercialisatie van bacteriofaagtherapieën gestart. Bacteriofagen werden gebruikt om allerhande infecties te behandelen zoals cholera, abcessen, infecties na operaties en transplantaties, huidinfecties, tandvleesontsteking, vaginitis, mastoiditis, luchtweginfecties en nog vele anderen. Meer recentelijk kwamen de VS en België ook overeen om onder bepaalde wetgeving bacteriofagen te gebruiken als behandeling. De verschillende behandelingen kunnen bestaan uit injecties (lokaal en in het bloed), pillen en bacteriofagen zouden zelfs kunnen worden ingeademd!

Recentelijk is Frans bedrijf genaamd Pherecydes pharma, die bacteriofaag-cocktails maken, een project genaamd RAPID Pneumophage gestart. Voor dit project onderzochten ze de effecten van ingeademde bacteriofagen bij ventilator-geassocieerde longontsteking. Deze bacteriële infectie kan ontstaan door het intuberen en beademen van patiënten en leidt tot sterfte in 30% tot 40% van de patiënten. Resultaten verkregen in een studie met varkens toonden aan dat de bacteriën afnamen met 99%, ondanks de extreme beademings-omstandigheden (een hoge snelheid en een sterke druk). Deze resultaten zijn bemoedigend en deze behandeling zal worden onderzocht op patiënten met dit type longontsteking.

Bacteriofaagtherapie zou ook gebruikt kunnen worden tijdens een pandemie zoals COVID-19. De helft van de patiënten die gestorven zijn door COVID-19 hadden bacteriële infecties zoals de hierboven beschreven ventilator-geassocieerde longontsteking. Daarbij hebben patiënten met COVID-19 die zich in kritieke toestand bevinden vaak meer bacteriële co-infecties dan patiënten in een minder kritieke toestand. Recentelijk heeft de Food and Drug Administration in de VS Bacteriofaagtherapie goedgekeurd voor patiënten met COVID-19.

Dit is slechts het begin van bacteriofaagtherapie, en het zou binnenkort deel uit kunnen maken van ons dagelijks leven!

Als je meer wil weten over het lyse mechanisme van fagen, kan je het volgende artikel eens lezen: