Phagos
Virussen hebben een gastheer nodig om zich voort te planten. Maar een virus kan daarvoor niet zomaar elk organisme gebruiken. Ze zijn extreem specifiek wat betreft hun doelwit. De soorten die zich op dieren richten zijn in de minderheid. En de soorten die de mens als gastheer gebruiken vormen een nog kleinere subgroep daarbinnen. De meeste virussen richten zich op bacteriën. Voor ieder van de miljoenen soorten bacteriën op aarde is er een virus dat op een specifieke bacterie is gespecialiseerd. Dit zijn de zogenaamde bacteriofagen (-fagen van het Griekse phagos, dat ‘opeten’ betekent).
Cel kapers
Ongeacht hun doelwit, is de onderliggende strategie van alle virussen min of meer hetzelfde. Een virus hecht zich aan herkenningspunten op de celmembraan van een gastheer en injecteert z’n DNA in de cel, met daarin de instructies voor het maken van nieuwe virusdeeltjes. Eenmaal binnengetreden kaapt het virus het inheemse DNA-kopieer mechanisme. Terwijl de gastheer ‘denkt’ zijn eigen DNA te verwerken, verwerkt het feitelijk het virale DNA en produceert zodoende nieuwe virusdeeltjes. De virusdeeltjes worden samengesteld tot nieuwe virus eenheden, virions genoemd. Op een gegeven moment raakt de gastheer overvol met virions en breekt open. Dit leidt uiteraard tot de dood van de betreffende cel.
Bacteriofaag
Lang over het hoofd gezien
Omdat bacteriofagen zeer effectief en specifiek te werk gaan, ontstond al snel het idee om hen in te zetten tegen ziekteverwekkende bacteriën. Dit wordt faagtherapie genoemd en het is geen nieuw concept. De antimicrobiële werking van bacteriofagen werd namelijk al 100 jaar geleden vastgesteld. Een gebrek aan biologische kennis van bacteriofagen leidde echter tot slecht opgezette proeven met niet veelbelovende resultaten als gevolg. Hierdoor, en omdat het gepaard ging met de gelijktijdige ontdekking van antibiotica welke effectiever en goedkoper te produceren bleken, kwam de ontwikkeling van faagtehrapie vrijwel tot stilstand. Alleen in de Sovjet-Unie bleef interesse voor faagtherapie en werd het ook succesvol toegepast. Vanwege de Koude Oorlog verspreidde deze kennis zich echter niet, en bleef het Westen zich richten op antibiotica. Toch is met de opkomst van bacteriële resistentie duidelijk geworden dat antibiotica geen duurzame oplossing vormen en is er tegenwoordig hernieuwde interesse in faagtherapie.
Veel voordelen, weinig nadelen
Een van de grootste nadelen van antibiotica is dat dokters vaak genoodzaakt zijn een breedspectrum antibioticakuur voor te schrijven. Dit omdat de exacte ziekteverwekker in veel gevallen niet bekend is. Hierdoor wordt naast de ziekteverwekker ook een groot deel van de goedaardige microflora (de goeie bacteriën) van een patient onderdrukt. Bacteriofagen daarentegen vallen alleen de specifieke bacteriën aan waartegen ze worden ingezet. Naast het feit dat de goede bacteriën met faagtherapie ongedeerd blijven, blijkt zo’n behandeling ook onschadelijk voor het menselijk lichaam. Veiligheid van geneesmiddelen wordt gemeten aan de hand van de therapeutische breedte. Hoe hoger deze waarde, hoe kleiner de kans dat problemen zich zullen voordoen, zelfs bij gebruik in overmaat. Uit onderzoek blijkt dat de therapeutische breedte van faagtherapie hoger ligt dan dat van antibiotica. Overigens zijn enkele faagtherapie behandelingen vaak al genoeg om resultaat te boeken, omdat bacteriofagen zich na introductie zullen vermeerderen. Dit in tegenstelling tot antibiotica die in het lichaam afbreken en gedurende een langere periode regelmatig toegediend moet worden.
Een obstakel voor faagtherapie ligt in de diversiteit van bacteriën. Binnen één bacterie-soort kunnen verschillende stammen voorkomen. Zoals gezegd zijn bacteriofagen heel specifiek wat betreft hun doelwit, vaak zelfs tot op de stam. Zonder precies te weten welke bacteriële stam bij een infectie betrokken is, is het moeilijk om de juiste bacteriofaag ertegen te selecteren. Om de slagingskans te maximaliseren wordt daarom vaak een mengsels van nauw verwante bacteriofagen toegediend.
Escherichia T4 virus
Diverse toepassingen
Wat betreft gebruik van faagtherapie bij mensen is in de Westerse wereld tot nu toe vooral gekeken naar de behandeling van huidinfecties. Faagtherapie schijnt bevorderlijk voor het succes van huidtransplantaties waar brandwonden geïnfecteerd zijn met antibioticaresistente Pseudomonas aeruginosa. Ook behandeling van Staphylococcus aureus infecties in diabetes-gerelateerde voetzweren verloopt goed. Daarnaast schijnt oraal toegediende faagtherapie bij Escherichia coli infecties te zorgen voor een afname van diarree. Een recente publicatie vertelde over een Amerikaanse patient die na besmetting met antibioticaresistente Acinetobacter baumannii twee maanden in coma belandde, om vervolgens twee dagen na faagtherapie te ontwaken met volledige herstel. Ook buiten de menselijke geneeskunde zijn er tal van toepassingen, onder andere in de landbouw (gewasbescherming) en op het gebied van milieusanering (afvalwaterbehandeling).
E. coli bacterie met fagen (in geel) op de celwand.
Toekomst?
Momenteel is grootschalig gebruik van bacteriofagen beperkt tot de voedingsmiddelenindustrie, waar producten ontwikkeld zijn voor de voorkoming van Listeria, Salmonella, Shigella en E. coli-besmettingen tijdens voedselverwerking. Menselijke behandeling met bacteriofagen is in Europa en de Verenigde Staten zijn nog niet goedgekeurd. Het grote struikelblok is een gebrek aan kennis over de veiligheid van faagtherapie. Maar door de vele potentiële voordelen die de behandeling biedt wordt er veel onderzoek naar gedaan. En de eerste resultaten zijn veelbelovend voor de toekomst.