¿Nos salvarán los virus de las súper bacterias?
Cuando los antibióticos no ayudaron a un paciente gravemente enfermo, un virus de un estanque local lo salvó
[no se recomienda leer el texto mientras se come, así como para personas impresionables y mujeres embarazadas - aprox. Trans.]
Durante años Hodadust Ali [Ali Khodadoust] existía con sólo un corazón abierto. En 2012, los cirujanos lo reemplazaron con un arco aórtico e inadvertidamente plantaron una bacteria. La bacteria formó colonias en forma de biopelículas y perforó un túnel a través de su cofre, que salió como resultado.Era una proximidad peligrosa. Los antibióticos para combatir la infección que el anciano tragaba diariamente no mataban la bacteria. Luego, los médicos le insertaron un tubo de plástico en el hombro e inyectaron antibióticos directamente en el torrente sanguíneo. Pero los antibióticos fallaron uno tras otro. Tres años después, Hodadust, un oftalmólogo de New Haven, Connecticut, fue enviado al Hospital Yale-New Haven para recibir tratamiento. Un pus bronceado manaba de un agujero del tamaño de un lápiz en su pecho. A veces estaba manchado con tiras de sangre brillante. En cualquier momento, la bacteria podría ingresar al torrente sanguíneo, causar un shock séptico y matarlo.Para eliminar las bacterias repugnantes, los cirujanos debían cortar el tejido infectado, enjuagar la cavidad cardíaca y reemplazar nuevamente el arco aórtico. Pero tenían miedo de realizar operaciones en pacientes de edad avanzada, especialmente en tal situación. Decidieron que la operación era demasiado arriesgada y la pospusieron. Luego, otro grupo en Texas lo rechazó. Y después de la negativa en el hospital de Zurich, la última esperanza de Hodadust desapareció.Mientras Hodadust luchaba por la vida, a solo una milla de distancia, el microbiólogo Benjamin Chan estaba trabajando en un laboratorio experimental evolutivo. Chen estudió bacteriófagos en el laboratorio de Paul Turner, profesor de ecología y biología evolutiva en la Universidad de Yale. Los bacteriófagos, del griego fageína, son bacterias que devoran virus. Los fagos prosperan donde las bacterias, es decir, casi en todas partes. Ningún organismo en la Tierra no está tan extendido y diverso como los fagos. Los tocamos cada vez, nadando en el océano, masticando ensalada de col o besándonos. Miles de millones de años de evolución han convertido a los fagos en asesinos ideales de bacterias: silenciosos, secretos y efectivos. Pero curiosamente, ni un solo hospital en los Estados Unidos actualmente trata a pacientes con fagos.Entonces Hodadust aún no sabía sobre esto, pero Chen iba a hacer una excepción para él.
Pesadilla de E. coli: bacteriófago T4 (rojo) y sus filamentos de arácnidos utilizados para unir e infectar a E. coli.Una tarde, estaba sentado con Chen en su oficina en el Osborne Memorial Lab, en un edificio similar a una catedral en Science Hill en la Universidad de Yale (solo somos amigos de él). El sol estaba rompiendo a través de grandes ventanas. Una placa calefactable portátil en un estante se encontraba entre los libros de texto de microbiología. Sentado en su escritorio con un chaleco, corbata estrecha y calcetines a cuadros de color púrpura pálido asomando por sus zapatos oxfords, Chen parecía más un miembro de una banda independiente que un microbiólogo entusiasta.Mi cara debe haber hecho una mueca cuando Chen dijo que planeaba infectar el frágil organismo de un paciente de 80 años con un virus experimental. Me aseguró: "Los fagos solo infectan a las bacterias". A menudo, los fagos generalmente atacan a las bacterias de una sola especie, o varias de sus especies. El fago es una clave de construcción compleja, adecuada para un solo ojo de cerradura, para un receptor en la pared celular bacteriana. Cuando un fago abre a su víctima, empuja su genoma hacia adentro y convierte la bacteria en una máquina para copiar fagos. Como resultado, la bacteria se rompe y salen cientos de clones de fagos, dejando los restos de la bacteria. Algunos fagos actúan con menos audacia, insertando su código en el ADN bacteriano para que el fago también se copie con cada reproducción de la bacteria.Esto es muy diferente del trabajo de los antibióticos que matan cualquier bacteria, incluida la microcomunidad que apoya nuestra salud. Los fagos son gourmets sofisticados y reservados. Penetran en las biopelículas, infectan a sus víctimas y destruyen cuidadosamente las bacterias, dejando intacta la microflora del paciente.Su forma única de trabajar puede permitirles convertirse en un arma formidable en la guerra contra las superbacterias, como MRSA, C. diff y CRE, capaces de escapar de la mayoría de los antibióticos, como en el caso de Khodadust. Las superbacterias acechan en un paquete de pollo en la tienda de comestibles, en el asiento del tren, en ropa de cama fresca en los hospitales, y cada año se infectan 2 millones de estadounidenses, 20,000 de los cuales mueren. Si los antibióticos son impotentes y las superbacterias absorben, millones de procedimientos de rutina (trasplante de órganos, quimioterapia, incluso una simple visita al dentista) se volverán potencialmente peligrosos. Los fagos pueden abrir un segundo frente en esta guerra. Pero, por muchas razones, aún no lo han hecho.La terapia con fagos comenzó a principios del siglo XX. Microbiólogo Felix D'HerrelRealicé la tarea en el Instituto Pasteur de París para investigar la epidemia de disentería que afectó a los soldados franceses en la Primera Guerra Mundial. Curioso acerca de por qué algunos cayeron enfermos de mortalidad, mientras que otros se enfermaron con relativa facilidad, D'Herrel cultivó bacterias obtenidas de las heces de los soldados en el laboratorio. Algunas colonias con una bacteria en una placa de Petri ("céspedes bacterianos", como los llaman cariñosamente los biólogos) resultaron ser irregulares. En estos lugares, algo invisible mató a las bacterias. Y en las colonias bacterianas de los soldados en recuperación, estos puntos aumentaron. Sugirió que estos "gérmenes de inmunidad" invisibles podrían ayudar a restaurar al paciente.
Para probar su teoría, D'Herrel recolectó estos microbios, él y su esposa los llamaron fagos, y los plantaron en un paciente de 12 años con disentería. El paciente se recuperó rápidamente. Inspirado por esto, D'Herrel abrió el Laboratorio de Bacteriófagos en París. Como un perfumista que mezcla olores para diferentes ocasiones, mezcló y vendió fagos contra la diarrea, enfermedades de la piel y resfriados. Esta actividad fue más allá de Francia: D'Herrel viajó a Georgia y ayudó a fundar el Instituto Eliava , que llevó a cabo la terapia con fagos en 1923, y en la década de 1940, Eli Lilly vendió varios medicamentos para fagos en los Estados Unidos.Fue un buen comienzo para una terapia prometedora. Pero otro descubrimiento científico suprimió el interés en los fagos. En 1928, Alexander Fleming encontró accidentalmente penicilina en el molde debido al trastorno que reinaba en su laboratorio. La penicilina se convirtió en una medicina mágica: no tenía que hacerse como fagos, funcionaba de manera estable, podía producirse en grandes cantidades y podía almacenarse durante meses. También apareció justo a tiempo: para la Segunda Guerra Mundial. Los fagos parecían ser un subproducto invisible y caprichoso de las bacterias, a veces trataban infecciones, pero a menudo no funcionaban. Antes de la era del ADN y la biología molecular, ni siquiera se sabía lo que eran. En la década de 1940, los antibióticos ya se producían comercialmente en los Estados Unidos y Europa. Los fagos estaban en un gabinete polvoriento entre los marginados médicos.Pero los antibióticos no encontraron el mismo entusiasmo en todas partes. En la URSS, eran caros. Y mientras que en Europa occidental el estudio de los fagos disminuyó, continuó en una red de laboratorios soviéticos bajo el liderazgo del Instituto Eliava. En la década de 1980, los laboratorios georgianos entregaron semanalmente dos toneladas de aerosoles, polvos y yesos con fagos. La mayoría de los productos fueron al ejército. Pero los estudios se publicaron en ruso y polaco, y no penetraron en los Estados Unidos.Pero en los laboratorios occidentales de biología molecular, los fagos se estudiaron en detalle. Descubrieron que, al igual que los organismos vivos "clásicos", la información hereditaria de los fagos se transmite mediante el ADN. Los biólogos han extraído fagos para muchas enzimas utilizadas en laboratorios modernos. Y en 1976, el primer genoma descifrado fue el gen del fago. Se inventó una tecnología de edición de genes CRISPR-Cas efectiva y controvertida basada en la protección de las bacterias contra los fagos. Como resultado, el interés por los fagos comenzó en los Estados Unidos, en particular debido al comienzo de un intercambio científico entre científicos de los Estados Unidos y Rusia.Chen comenzó a cazar fagos en OmniLytics, una de las compañías que vende fagos a los agricultores. Allí, Chen buscó fagos para proteger el ganado de Escherichia coli O157: H7 y las plantaciones de tomate de enfermedades de las plantas. Según Chen, estamos constantemente consumiendo alimentos que contienen fagos. Las salchichas y la carne para buters se tratan con Listex, un cóctel de fagos múltiples aprobado por la FDA en 2006 que protege contra la listeria . Un competidor, Intralytix, ofrece SalmoFresh, un ataque contra la salmonela que infecta pájaros, frutas y verduras. Los fagos, a diferencia de los aditivos alimentarios, no tienen que mencionarse en el envase, por lo que es difícil para el comprador saber si consume un aerosol viral. Los aerosoles de fagos son orgánicos, y Omnilytics anuncia los fagos como una alternativa sabrosa y natural a los pesticidas.Cuando Chen se mudó a New Haven en 2013, quería estudiar el potencial de los fagos como drogas para los humanos. Le escribió al presidente del Hospital Yale-New Haven que estaba cazando fagos y que necesitaba un paciente. Con bastante rapidez, Chen se reunió con el Dr. Hodadust, Deepak Narayan, tomó su premio (tubo de ensayo con pus congelado) y se familiarizó con su objetivo bacteriano. Lo sembró en una mezcla de caldo con agar. La bacteria Hodadusta, Pseudomonas aeruginosa, creció violenta y rápidamente. "Huele bien, a sabor a uva", me dijo Chen. Llenó el refrigerador con tubos de ensayo con la bacteria y probó varios antibióticos. La bacteria mostró su resistencia, y luego Chen comenzó a buscar un fago que pudiera matarla.La diversidad de fagos se superpone a la diversidad del resto de la vida en la Tierra. En todas partes, sin importar dónde busquen los científicos, en el suelo, en las cuevas, en las profundidades del océano, encuentran millones de nuevos fagos. No superan los 100 nm de tamaño, y en total unos 10 32 de ellos viven en el planeta . Si los fagos fueran del tamaño de un grano de arena, podrían llenar 1000 planetas como la Tierra. Para los cazadores de fagos, no hay mapas que muestren la ubicación del tesoro viral. El fago deseado por Chen podría estar dondequiera que vivan las Pseudomonas: en las personas, en los hospitales, en la naturaleza.Chen buscó en todas partes y no dudó en pedirles a sus amigos y colegas que compartieran muestras de sus propias heces. Otros biólogos en el instituto ayudaron a Chen. "Los científicos pesqueros del último piso", ambientalistas que estudiaron la trucha de agua dulce, compartieron muestras de los ríos de Nueva Inglaterra con Chen. Chen recolectó docenas de muestras de lagos, charcos, alcantarillas, compost y tierra. En cada pequeño tubo había muchas bacterias y fagos.En el laboratorio, Chen mezcló cada muestra con unas gotas de la bacteria Pseudomonas. Solo un fago adecuado podría infectar sus células y multiplicarse. Como un enólogo que filtra pieles, semillas y hojas de uvas del vino, Chen pasó la mezcla a través de un filtro 100 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano. Todo lo que quedaba era "néctar" purificado, un conjunto de fagos.Y para probar la capacidad del néctar de matar Pseudomonas, y no solo propagarse en ellos, mezcló Pseudomonas de Hodadust con fagos purificados, los colocó en placas de Petri y cultivó cultivos. Si el fago hubiera invadido con éxito las células bacterianas, se habría formado una mancha característica en el césped bacteriano.
Una tarde en la noche, unos meses después, Chen encontró los fagos necesarios. De pie solo en su laboratorio de aspecto gótico con techos altos, miró la placa de Petri con incredulidad, que sostenía en manos enguantadas. Los círculos claramente visibles se destacaban contra el fondo esmeralda de la copa, como planetas de diferentes colores en el cielo oscuro. Estaba sosteniendo un cementerio bacteriano. Después de hacer cientos de tazas de Pseudomonas y agregar una muestra cuidadosamente elaborada, encontró una clave de fago que podría desbloquear las bacterias de Hodadustus, entrar y causar el caos.Miró las marcas en la placa de Petri. Estanque Dodge. Todo gracias a los "científicos de peces de arriba". El agua de un estanque pastoral en Connecticut alimentó a los asesinos bacterianos más capaces que los antibióticos más fuertes. Chen se convenció rápidamente de que su asesino de fagos también podía penetrar la biopelícula protectora erigida por la bacteria Pseudomonas en la aorta artificial de Hodadust.Ha llegado el momento de la prueba más difícil: ¿evolucionará Pseudomonas y resistirá el fago? No hay terapias evolutivas. Uno de los principales argumentos contra los fagos es que esta terapia fallará al igual que los antibióticos. Las bacterias pueden desarrollar resistencia a los fagos. Por lo tanto, los fagos a menudo se usan en mezclas. Idealmente, si una bacteria desarrolla resistencia a uno de ellos, los otros harán su trabajo. Como se esperaba, la bacteria desarrolló inmunidad durante la noche. ¿Pero la bacteria que resistió a los fagos tenía un punto débil? Chen sembró una nueva bacteria resistente y agregó el antibiótico ceftazidima. A la mañana siguiente, se formó un hermoso lugar de muerte en este lugar.Pseudomonas desarrolló resistencia al eliminar los receptores a través de los cuales penetraban los fagos del estanque. Pero sin ellos, la bacteria se volvió vulnerable. Estos receptores juegan otro papel importante: bombean antibióticos desde la célula. Cuando Chen agregó antibióticos, el medicamento, previamente ineficaz, penetró fácilmente la pared celular. Y sin la capacidad de bombearlos, las Pseudomonas fueron envenenadas desde el interior. La combinación de fagos del estanque y ceftazidima pone la evolución de la estera.Una vez más surgió en los EE. UU., Los fagos enfrentan nuevas barreras para su uso en medicina, entre ellos la aprobación de la FDA. "Los fagos parecen estar funcionando", dijo Randall Kincaid, director científico de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. - Pero no tenemos buenas estadísticas sobre investigaciones científicas precisas que digan que fueron los fagos los que causaron la recuperación. Tenemos que pensarlo desde el punto de vista de los médicos. Cuando un paciente acude a un médico con una infección bacteriana, es habitual tratarlo con antibióticos. Necesitamos pruebas claras de los beneficios de los fagos para aceptarlos ”.Se han realizado varios ensayos clínicos exitosos. Las fases I y II de las pruebas realizadas por AmpliPhi Biosciences Corporation encontraron que una sola dosis de un cóctel de fagos hizo un buen trabajo contra las infecciones de oído Pseudomonas aeruginosa resistentes a los antibióticos. Otra prueba de la fase I descubrió que un cóctel de fagos diseñado para tratar las úlceras de las piernas era seguro, pero no podía acelerar significativamente la recuperación del paciente (en las fases I, se verifica la seguridad de los medicamentos, en las fases II, efectividad).Pero hasta ahora, no se ha llevado a cabo una sola prueba de fase III: la etapa final confirma la efectividad de la medicina, que requiere al menos 1000 pacientes. Dado que el principio del trabajo de fagos es fundamentalmente diferente de los antibióticos, no está claro cómo evaluar su efectividad. Kevin Otterson, profesor de derecho en la Facultad de Derecho de la Universidad de Boston y director ejecutivo del acelerador CARB-X, que está a punto de inyectar $ 350 millones en nuevos productos para combatir las superbacterias, dice: "Con antibióticos, está claro qué evidencia se necesita en experimentos con animales, y qué tipo de investigación hacer en humanos. El aspecto que debería tener el experimento del fago es una pregunta muy abierta ".Algunas de las ventajas de los fagos causan problemas a los reguladores y críticos. La principal es una especialización que las convierte en herramientas precisas, pero al mismo tiempo significa que los ensayos clínicos deben confirmar la seguridad y la eficacia de cada tipo de bacteria. Los antibióticos de perfil amplio a menudo se recetan sin especificar un diagnóstico, y el tratamiento con fagos requiere una determinación precisa del tipo de bacteria. Esto puede cambiar el curso del procedimiento de examen. El problema de la dosificación en el caso de fagos también es complicado. Los antibióticos pasan por el cuerpo y se metabolizan de manera predecible. Los fagos no son sustancias muertas. Si encuentran su bacteria, comenzarán a multiplicarse. Esto significa que a veces una sola dosis de fagos será suficiente, pero también significa que su actividad es difícil de predecir.¿Cuántos fagos debe dar un paciente? ¿Qué tan rápido desarrollan resistencia las bacterias? Incluso cuando los fagos se comportan maravillosamente in vitro, es difícil predecir cómo actuarán in vivo, en un entorno del cuerpo humano complejo y difícil de navegar.Otra pregunta desagradable: ¿quién pagará las pruebas clínicas? A menudo cuestan cientos de millones de dólares. En comparación con los medicamentos contra el cáncer, Kincaid dice que "no hay muchos ingresos por inversiones para el tratamiento de enfermedades infecciosas". Ahora es difícil vender la idea de fagos a los inversores que desean una garantía de éxito. Los fagos recolectados de las aguas residuales y el compost son un producto natural y no pueden ser patentados. Las empresas pueden evitar esto patentando cócteles o creando fagos en el laboratorio. "Un precedente juega un papel importante aquí", dice Kincaid, quien ha administrado una empresa de biotecnología durante años antes de trabajar en NIH. "A los inversores no les gustan los caprichos de las cosas que no sabemos". Él cree que el gobierno necesita intervenir para acelerar y financiar la investigación de fagos.La prueba de terapia de fagos más grande hasta la fecha ha sido PhagoBurn, que le costó a la Comisión Europea € 3,8 millones, y ha encontrado varios problemas. Inicialmente, 220 personas con quemaduras y heridas infectadas de 11 hospitales diferentes en Francia, Bélgica y Suiza querían atraerlo. Se planificó probar la efectividad de dos cócteles diferentes de fagos en comparación con el antibiótico habitual, sulfadiazina de plata. Después de que los científicos tuvieron dificultades para demostrar la estabilidad de los fagos en los cócteles, encontraron dificultades para encontrar pacientes. Las pruebas requirieron personas infectadas con Escherichia coli o Pseudomonas aeruginosa, pero no con ambas al mismo tiempo. Pero las víctimas de quemaduras a menudo están infectadas por muchos patógenos. Se encontró que solo 15 pacientes estudiaban Pseudomonas aeruginosa. Y la variante con E. coli tuvo que ser rechazada por completo.Una versión más pequeña de la prueba continúa, los resultados se conocerán la próxima primavera, cuatro años después de su inicio.Hay quienes rechazan la terapia con fagos. Steve Projan, vicepresidente senior de investigación y desarrollo, y jefe del departamento de enfermedades infecciosas y vacunas de la compañía de biotecnología MedImmune, anteriormente en Novartis y Wyeth, escribió sobre esto en un artículo de 2004: “Historias personales y anecdóticas de ex pacientes divertidos, tristes y tristes al mismo tiempo, por razones obvias, no escucharemos nada de aquellos pacientes cuyas infecciones no pudieron curarse ". Proyan escribe que en lugar de tratar de superar todos los obstáculos de la fagoterapia, el dinero podría gastarse mejor, por ejemplo, para desarrollar "terapias con moléculas pequeñas", incluidos los antibióticos. Se negó a ser entrevistado.Otros son más optimistas. Varios países de Europa del Este utilizan habitualmente la terapia con fagos. Instituto nombrado después Ludwig Hirtsfeld en Varsovia, Polonia, utiliza los fagos como último recurso para pacientes que no reciben antibióticos. Desde 1980, más de 1.500 pacientes infectados con bacterias resistentes a los medicamentos han sido tratados allí, y el instituto informa que "la mayoría de ellos se han curado". En Georgia, los fagos se usan aún más ampliamente. Los médicos tratan a cerca del 20% de los pacientes entrantes con fagos. El centro de terapia de fagos en Tbilisi atrae a pacientes de todo el mundo que sufren de infecciones urinarias incurables, acné, fibrosis quística e infecciones intestinales. El centro reclama el 95% del éxito del tratamiento. Pero muchos científicos occidentales lo dudan, porque la FDA o la Agencia Médica Europea no los revisaron.Y luego están Hodadust y Chen.Unos meses después del éxito de Chen en el laboratorio, llegó el momento de probar el tratamiento con Hodadust. Lo llevaron a la sala de tratamiento del Hospital Yale-New Haven, y dos médicos hicieron rodar un carrito con equipo de reanimación. Chen dijo que luego una ola de pánico lo invadió. Frente a una pequeña audiencia de cirujanos y estudiantes, el radiólogo introdujo una pequeña cantidad de una mezcla de agua salada, fagos y antibióticos en la cavidad torácica de Khodadust. Chen observaba continuamente los zigzags del aparato, notando los latidos del corazón del paciente. Cada señal irregular indicaba que administrar el virus directamente al corazón del paciente no lo mataba. Un día después, Khodadust fue dado de alta. No se observaron cambios obvios en su estado.Chan no sabía si estaba molesto o calmado. “Me preocupaba matar a un hombre. O la terapia de fagos funcionará, increíblemente, o todo irá mal, terriblemente mal ".Durante varias semanas, Chen no recibió mensajes. Un mes después, Narayan le dijo a Chen que Khodadust había ido en avión para visitar a familiares en el extranjero. ¿Se sintió tan bien al viajar o decidió ver a su familia antes de morir?Luego, seis meses después del procedimiento, sin previo aviso, Hodadust llegó a la clínica Narayana. Su pecho se curó por completo, en lugar de un agujero había una superficie plana. El generalmente silencioso Narayan le dijo a Chen que su paciente parecía "un millón de dólares". Por primera vez en tres años, no tomó antibióticos. No se han reportado efectos secundarios.Narayan no puede estar seguro de que la recuperación de Hodadust se deba a la terapia con fagos. En un mundo ideal, lo estudiaría después de la cirugía, controlaría el estado de la cavidad, probaría todo lo que supuraba de allí para detectar Pseudomonas. Pero está seguro de que el fago del Estanque Dodge ayudó a su paciente. Se enteró de que cinco semanas después de la terapia, un grupo de cirujanos había tomado Hodadust para extraer parte del injerto que contenía su nueva aorta. Probaron el trasplante y no contenía Pseudomonas. Dejó de tomar antibióticos por primera vez en tres años, y la infección nunca volvió. El virus del estanque, ubicado a solo 60 kilómetros de su casa, le dio una nueva oportunidad y un nuevo significado al término "medicina local".Chen, Narayan y Turner notaron este caso, se lanzaron a escribir artículos científicos. Esperan planificar ensayos clínicos de una mezcla de fagos del estanque Dodge con ceftazidima. Pero antes de los ensayos en humanos, los fagos deben ser probados en ratas. El equipo utiliza los servicios preclínicos de los NIH para realizar pruebas con animales in vivo.Mientras tanto, Chen está armando una biblioteca de fagos. Si vives en New Haven, o utilizaste baños recientemente, puedes convertirte en un donante involuntario. Visita la planta de tratamiento de agua de New Haven semanalmente, toma muestras de sustancias provenientes de inodoros de toda la ciudad, les filtra los fagos y las revisa en una variedad de placas de Petri que contienen superbacterias potenciales. La caza ya ha traído éxito. Chen aisló fagos para Klebsiella pneumoniae resistente a antibióticos y Enterococcus faecalis e infecciones del tracto urinario. En su último viaje a los fagos en Haití, Chen encontró un fago atacando a la bacteria del cólera, Vibrio cholerae.A veces, a partir del excremento de una persona, puede hacer un cóctel de fagos para otra.Source: https://habr.com/ru/post/es400097/
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