Tam kde selhává nejmodernější antibiotikům by mnohde v boji s odolnými bakteriemi mohly pomoci pracovité viry, bakteriofágy. Proč zatím nacházejí širší uplatnění jen v zemích bývalého Sovětského svazu?
Vše začalo jako scéna z druhořadého akčního filmu. Dva dřevorubci nocovali v gruzínských horách a hledali, čím by se zahřáli. Nakonec v lese narazili na kanystry s podivně horkým obsahem. Nestarali se o to, co se v kanystrech skrývá, lehli si na nádoby jako na vyhřátou pec a spokojeně usnuli. Netušili ovšem, že se hřejí na vysoce radioaktivním materiálu, který tu bůhvíproč kdosi zanechal svému osudu.
Krutá daň za trochu tepla
Do nemocnice v Tbilisi je dovezli s rozsáhlými popáleninami. V následujících dnech zachvátila rány silná infekce. Lékaři nasadili pacientům antibiotika, zánět však neustoupil a mužům šlo o život. V té chvíli sáhli tbiliští lékaři po posledním trumfu. Přiložili na zanícené popáleniny náplasti nasycené viry.
Boj s infekcí pomocí virů možná na první pohled nebudí důvěru. Vypadá tak trochu jako vyhánění čerta ďáblem, ale náplasti PhageBioDerm jsou plné virů ze skupiny bakteriofágů, které si nevšímají lidských buněk a živí se jen vybranými bakteriemi. I tentokrát odvedly viry svou práci na jedničku a „sežraly“ bakterie v zanícených ranách. Horalům zachránily život!
V době, kdy lékařům naskakují na čele hluboké vrásky s každou další zprávou o bakteriích odolávajících i těm nejmodernějším antibiotikům, by mohly bakteriofágy zachraňovat tisíce lidských životů. Zatím nacházejí širší uplatnění jen v zemích bývalého Sovětského svazu.
Co jsou bakteriofágy?
Tyto viry jsou zřejmě nejhojnější formou pozemského života. V kapce mořské vody jich žijí miliony a naše tělo je jimi pokryto jako mikroskopickým kobercem – zvenčí i zevnitř. „Tělo“ bakteriofágu tvoří bílkovinná „slupka“ vycpaná dědičnou informací a dutý bílkovinný „ocásek“. Právě „ocáskem“ se bakteriofág přichytí na povrch bakterie a přes něj vpraví do bakterie svou dědičnou informaci. Podle dědičné informace viru se v bakterii vytvářejí virové „součástky“ a ty se samy kompletují ve stovky nových bakteriofágů. Nakonec bakterie praskne a osvobozené bakteriofágy mohou napadat další bakterie. Jeden typ bakteriofágu dokáže ničit jen bakterie několika příbuzných druhů.
Stručná historie bakteriofágové léčby
V roce 1896 si britský chemik Hankin všiml podivné vlastnosti vody z posvátné indické řeky Gangy – hynul v ní původce cholery. Hankin ale nezjistil, co bakterie ničí. Teprve v roce 1915 došel Hankinův kolega Frederick Twort k závěru, že bakterie vraždí nějaký mikroorganismus. Totožnost mikroskopického zabijáka odhalil kanadský biolog Félix d´Hérelle působící v Pasteurově ústavu v Paříži.
D´Hérelle dostal v roce 1915 za úkol zlikvidovat epidemii infekčního průjmu v pařížských kasárnách. Při kultivaci choroboplodných zárodků izolovaných ze stolice oficírů odhalil mikroskopického „žrouta bakterií“ a v roce 1917 mu dal případné jméno bakteriofág (řecké fagó znamená jím). D´Hérelle si uvědomil, že by „ochočené“ bakteriofágy mohl použít v boji s bakteriálními infekcemi. Poprvé se k tomu odhodlal v roce 1919. Sám nejprve spolkl stonásobnou dávku bakteriofágů, jež hodlal podat dvanáctiletému chlapci umírajícímu na těžké průjmové onemocnění. Teprve pak se pustil do léčby. A slavil úspěch – hoch se uzdravil za pár dní.
Zavržená naděje
Poprvé přivedl léčbu infekcí pomocí bakteriofágů na výsluní kanadský biolog kanadský biolog Félix d´Hérelle ve 20. letech minulého století. Byla to však sláva hodně pomíjivá. Ještě v roce 1925 inspirovaly d´Hérelleovy výzkumy amerického spisovatele Sinclaira Lewise k napsání románu Arrowsmith, jehož titulní hrdina likviduje epidemii moru v Karibiku pomocí bakteriofágů. Ve skutečnosti byly na Západě dny této léčby sečteny. Americká farmaceutická společnost Eli Lilly sice produkovala léčebné bakteriofágové preparáty ještě počátkem 30. let, ale po vlně silné kritiky ze strany Americké lékařské společnosti výrobu zastavila.
Kritika nebyla neopodstatněná, protože léčba často selhávala. Byla vlastně stále ještě v plenkách. O bakteriích a jejich virových nepřátelích z řad bakteriofágů se tehdy vědělo jen málo. Pacienti byli často léčeni pomocí zcela nevhodných bakteriofágů, které si neuměly poradit s původci jejich onemocnění. Výroba bakterifágových léků byla primitivní. Léky nebyly dokonale vyčištěny a často obsahovaly toxické příměsi.
Bakteriofágy pod záštitou Stalina
Západ tedy na léčbu pomocí bakteriofágy zanevřel. V sovětském Rusku však zůstala v oblibě. U jejích počátků stál gruzínský biolog Giorgi Eliava. Ten v roce 1923 navštívil Paříži a v tamějším Pasteurově ústavu se setkal s Felixem d´Hérellem. Eliava strávil v Pasteurově ústavu pět let výzkumem bakteriofágů a po návratu založil vlastní výzkumné centrum v Tbilisi.
Výzkumu v Eliavově ústavu se dostalo nečekaného impulsu, když se k týmu v roce 1933 připojil d´Hérelle. Příjezd Kanaďana se stal politickou senzací. Felix d´Hérelle se netajil sympatiemi ke komunismu a obdivem ke Stalinovi. Kvůli práci v Rusku opustil americkou Yalleovu universitu. Stalin podporoval Eliavův ústav od jeho založení a amerického dezertéra bohatě odměnil. Nechal pro něj postavit vilku na břehu řeky Mtkvari, jen kousek od Eliavova ústavu.
Ve stalinském Rusku však měla málokterá idylka dlouhého trvání. Eliava doplatil na svou slabost k ženám. Osudným se mu stalo dvoření ženě, o níž projevoval zájem i tehdejší všemocný vládce Zakavkazska, smutně proslulý Lavrentij Berija. Ten soka vyřídil jednou pro vždy. Eliava byl zatčen, označen za „nepřítele lidu“ a v roce 1937 popraven. Felix d´Hérelle ze svého okouzlení Ruskem rázem vystřízlivěl a chvatně zemi opustil. Mohlo se zdát, že i v Rusku nastává soumrak bakteriofágů.
V předvečer druhé světové války však bylo moskevskému politbyru jasné, že léky z Tbilisi mohou zachránit tisíce životů, a tak Eliavův ústav přežil svého zakladatele. Za Velké vlastenecké války pracovaly jeho provozy naplno. Rudá armáda dostávala z Tbilisi bakteriofágové preparáty proti úplavici, sněti a zápalu plic, které zachránily životy tisícům vojáků.
Pozitivní válečná zkušenost s bakteriofágovými léky už armádě nedovolila pustit tbiliskou laboratoř ze zřetele. Navíc byly bakteriofágy, na rozdíl od západních antibiotik, prakticky zadarmo, v těle pacienta se samy množily. Když má bakteriofág dost potravy v podobě vhodných bakterií, namnoží se z jedné virové částice za hodinu 40 000 bakteriofágů. Za další hodinu už dosahuje jejich počet miliard. I proto se staly v Sovětském svazu bakteriofágy nedílnou součástí „oficiální“ medicíny.
Krize a comeback
V sedmdesátých a osmdesátých letech zaměstnával Eliavův ústav asi tisíc lidí, z toho 800 jich pracovalo na výrobě léků a zbytek se zabýval výzkumem a vývojem. Po rozpadu Sovětského svazu postihla celý obor hluboká krize, ale ještě počátkem 90. let produkoval Eliavův ústav léky pro gruzínskou armádu. Využívali je především vojáci v konfliktu se separatisty v Abcházii. K dispozici měli spreje na desinfekci ran a popálenin s třicet různými bakteriofágy. Lék zabíral proti pěti druhům bakterií.
Pak ale nastaly problémy s exportem. Vázl i domácí odbyt. Pro většinu Gruzínců jsou bakteriofágy v ceně 0,3 až 0,5 amerických dolarů za jednu dávku příliš drahé. Začali odcházet odborníci. Při výpadcích elektrického proudu byla zničena polovina z více než 300 bakteriofágů uskladněných v mrazácích. Některé preparáty pamatovaly ještě časy Eliavy a d´Hérelleho. Ústav přežil a je dnes centrem renesance myšlenek Félixe d´Hérelleho, kterou si vynutily narůstající problémy s bakteriemi odolnými k antibiotikům.
„Dny zázračných antibiotik jsou ty tam,“ říká Alexander Tomasz, mikrobiolog z Rockefeller University v New Yorku. „Když se ohlížíme po tom, co by je mohlo nahradit, začnou nám najednou bakteriofágy připadat jako velice slibné.“
Jak začít znovu?
Léčba pomocí bakteriofágů není všelékem na bakteriální infekce. Cesta do praxe bude dlouhá. Ve většině zemí ji teprve čeká důkladné, náročné posouzení a schválení. Bakteriofágy mohou za určitých okolností přenášet geny z jedné bakterie do druhé. Lékaře straší představa, že si virus s vlastní dědičnou informaci odnese z napadené bakterie její gen zodpovědný za produkci nebezpečných toxinů. Na svých toulkách by pak dodal gen i do bakterie, která toxin doposud postrádala. Podobně mohou bakteriofágy přenášet geny pro odolnost k antibiotikům.
I při léčbě pomocí bakteriofágů samozřejmě existuje reálná šance, že si bakterie ke svým virům vyvinou rezistenci. Dosavadní zkušenosti však dokazují, že je to mnohem vzácnější fenomén než vznik rezistence na antibiotika. Protože je práce s živými viry dost náročná, zkoušejí vědci odhalit způsob, jakým viry bakterie ničí, a využít tyto poznatky k vývoji nových antibiotik. Podařilo se tak už například izolovat z bakteriofágů enzym spolehlivě zabíjející bacily antraxu.
Možné uplatnění bakteriofágů
• Léčba infekcí bakteriemi rezistentními k antibiotikům
• Léčba zánětů kostí. Kostní tkáň je jen málo krvená a antibiotika se dostávají na místo zánětu v malých, často nedostatečných koncentracích.
• Ze stejných důvodů se hodí bakteriofágy pro léčbu zánětů v místech s narušeným krevním oběhem (např. u vředů na končetinách diabetiků).
• Ve veterinární medicíně – léčba nemocí i jejich prevence.
• Hledají se např. bakteriofágy, které by zbavily skot nebezpečných kmenů bakterie Escherichia coli a zabránily by nákaze lidí z infikovaného a tepelně nedostatečně upraveného masa.
• pro čištění v potravinářských provozech – likvidace listerií, salmonel, bakterií Escherichia coli a dalších choroboplodných zárodků
Kdo bude vydělávat?
Gruzínské bakteriofágové léky jsou patentovány jen na území bývalého Sovětského svazu. Proto sledují virologové z Eliavova ústavu vzrůstající zájem „zbytku světa“ s neklidem.
„Dřeli jsme na tom sedmdesát let a svět nás nebral vážně,“ říkají. „A teď si někdo nechá bakteriofágy patentovat na Západě a shrábne miliardy.“
V Tbilisi si podávají dveře nejrůznější vědci, obchodníci i naprostí hochštapleři. Všichni větří velkou příležitost v očekávaném boomu bakteriofágové léčby. Ve hře je opravdu hodně. Podle střízlivých odhadů by roční obrat v obchod s bakteriofágovými léky mohl vyšplhat na 25 miliard dolarů.
Gruzíni nemají na mezinárodní patenty peníze, ale zatím si udržují před světovou konkurencí náskok. Těží z bohatých zkušeností svých předchůdců. Ovládají triky spojené se selekcí bakteriofágů, které pak vydrží v těle pacienta po dostatečně dlouhou dobu. Mají dokonale zvládnuto testování nových léků na zvířatech. Mnohé z těchto zkušeností asi už nikdy nikdo neprověří, protože vycházejí z výsledků starých testů prováděných v dobách Stalinovy přízně přímo na lidech, především pak na vězních ze sibiřských gulagů. Říká se dokonce, že se k nim nejednou přistupovalo ještě před ověřovacími pokusy na zvířatech, protože trestanci byli levnější.
„K výrobě fágů vám nestačí jen pečlivě dodržovat návod,“ oceňuje práci Gruzínů australský mikrobiolog Tony Smithyman, který založil továrnu na léčivé bakteriofágy v Sydney. „Potřebujete bystrou hlavu a šikovné ruce. Není tu nic, čím byste mohli nahradit 70 let gruzínských tradic a zkušeností.“
„Je tu také určitá psychologická bariéra,“ říká biochemik Carl Merril z amerického National Institute of Health o potížích, s jakými se střetává bakteriofágová léčba na Západě,. „Nová léčba, která přichází z bývalého Sovětského svazu je pro nás – no, přinejmenším neobvyklá.“
Prudce rostoucí počet soukromých firem zaměřených na výzkum, vývoj a výrobu bakteriofágových léků ale svědčí o tom, tuto bariéru svět rychle prolomí. Potíže s bakteriemi rezistentními k antibiotikům jsou k tomu dosti silnou pohnutkou.
Co se děje na poli vývoje bakteriofágové léčby?
• Řada západních firem začíná na tomto poli podnikat. Některé přímo, jiné jen jako prostředníci gruzínského Eliavova ústavu.
• Eliavův ústav (Gruzie) – výroba preparátů proti střevním infekcím, spreje pro dezinfekci ran, náplasti PhageBioDerm pro léčbu zánětlivých komplikací při popáleninách. Celkem vyrábí deset preparátů účinných proti 15 různým skupinám bakterií.
• Intralytix (USA) – firma hledá možnosti uplatnění gruzínských preparátů na americkém trhu
• Exponentials Biotherapeutics (USA) – provádí klinické testy bakteriofágové léčby střevních infekcí vyvolaných enterokoky odolnými k vankomycinu
• PhageTech (Kanada) – vyvíjí nová antibiotika z látek tvořených bakteriofágy
• Biophage Pharma (Kanada) – převzala „know-how“ z Eliavova ústavu a snaží se dostat léky na americký trh
