Isolation, characterization and therapeutic application of bacteriophages in a murine model of gastrointestinal colonization and translocation of multidrug resistant Klebsiella pneumoniae (KPC)
Authors: Ζαγαλιώτης Παναγιώτης 
Published: August 2023

Κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα, ο έλεγχος και η αντιμετώπιση των λοιμώξεων γινόταν με μεγάλη επιτυχία και ευκολία, χάρη στη λεγόμενη «χρυσή εποχή των αντιβιοτικών». Νέα αντιβιοτικά αναπτύσσονταν σε ευρεία κλίμακα και με σχετική ευκολία, και οι ικαντότητές τους για θανάτωση των παθογόνων μκικροοργανισμών ήταν εκπληκτικές. Ωστόσο, η ίδια η επιτυχία των αντιβιοτικών οδήγησε στην ασύνετη χρήση τους. Οι υπο-θεραπυτικές συγκεντρώσεις, η εύκολη πρόσβαση εκτός συνταγογράφησης, καθώς και η μη συμμόρφωση των ασθενών με τα θεραπευτικά πρωτόκολλα, ήταν κάποιοι από τους λόγους που οδήγησαν στην εμφάνιση αντίστασης των βακτηρίων στα αντιβιοτικά. Αυτή η αντίσταση διαδιδόταν εύκολα από ένα βακτήριο στους απογόνους του (κάθετη διάδοση), καθώς και από ένα βακτήριο σε άλλα είδη ή στελέχη, μέσω πλασμιδίων (οριζόντια διάδοση). Ως εκ τούτου, η εμφάνιση πολυανθεκτικών βακτηρίων έγινε πιο συχνή. Και προς δυσχέρεια της κατάστασης, κάποια είδη βακτηρίων εμφάνισαν εκτεταμένη αντίσταση (σχεδόν σε όλες τις κατηγορίες αντιβιοτικών), ή ακόμα και «παν-αντίσταση» (σε όλες τις κατηγορίες αντιβιοτικών). Συνεπώς, οι βακτηριακές λοιμώξεις που ήταν προηγουμένως εύκολο να αντιμετωπιστούν, δεν ανταποκρίνονταν πλέον στις υπάρχουσες θεραπευτικές μεθόδους, καθιστώντας πολλούς ασθενείς, και ιδίως ανοσοκατεσταλμένους ασθενείς, ευάλωτους σε αυτές τις λοιμώξεις. Μεταξύ των πολυανθεκτικών βακτηρίων με μεγάλη κλινική σημασία είναι η Klebsiella pneumoniae, ένα βακτήριο το οποίο είναι υπεύθυνο για πολλές ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις παγκοσμίως. Ειδικότερα, η πολυανθεκτική K. pneumoniae που παράγει καρβαπενεμάσες (KPC), η οποία παρουσιάζει αντίσταση σε όλα τα γνωστά αντιβιοτικά πλην της κεφατζιδίμης/αβιμπακτάμης, ήταν το βακτήριο στο οποίο η εν παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώθηκε. Το γονίδιο blaKPC το οποίο βρίσκεται σε πλασμίδιο και κωδικοποιεί τις καρβαπενεμάσες, περιβάλλεται από τρανσποζόνια, και είναι εύκολο να κληροδοτηθεί στους απογόνους της KPC, ή να μεταφερθεί οριζόντια σε άλλα βακτηριακά είδη. Ως αποτέλεσμα, οι λοιμώξεις από KPC είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν και απαιτούν άμεση δράση. Οι βακτηριοφάγοι, ή απλώς φάγοι, είναι ιοί που θανατώνουν βακτήρια και ανακαλύφθηκαν περίπου έναν αιώνα πριν. Ωστόσο η χρήση τους εγκαταλήφθηκε στη Δύση λόγω της άμεσης πρόσβασης στα αντιβιοτικά. Οι βακτηριοφάγοι εμφανίζουν υψηλή εκλεκτικότητα σε ένα συγκεκριμένο βακτηριακό στέλεχος, και δεν προκαλούν σοβαρές παρενέργειες, καθώς δεν αλληλεπιδρούν με τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Εξαιτίας λοιπών της πολυναθεκτικότητας των βακτηρίων στα αντιβιοτικά, αλλά και αυτών των πλεονεκτικών ιδιοτήτων των φάγων, θεωρήθηκαν μια ελκυστική θεραπευτική εναλλακτική για πολυναθεκτικές βακτηριακές λοιμώξεις.Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη χρήση των φάγων ως θεραπευτικών «εργαλείων» για την εκρίζωση της KPC από το γαστρεντερικό σύστημα σε ένα πειραματικό μοντέλου ποντικού, αλλά και στη μείωση του βακτηριακού φορτίου στους νεφρούς σε ένα μοντέλο ουδετεροπενικών ποντικών. Οι φάγοι χρησιμοποιήθηκαν θεραπευτικά, αλλά και προφυλακτικά, μόνοι τους ή σε συνδυασμό με κεφταζιδίμη/αβιμπακτάμη. Επιπλεόν, μελετήθηκαν οι συνέπειες των δομικών αλλαγών σε ανθεκτικά προς τους φάγους στελέχη KPC στη μολυσματικότητά τους, καθώς και στην ευαισθησία τους σε διάφορα αντιβιοτικά και στο συμπληρωματικό σύστημα. Επιπροσθέτως μελετήθηκα η ανοσολογική απόκριση των ποντικών στη χορήγης φάγων, μέσω της μέτρησης προ-φλεγμονωδών κυτοκινών, καθώς και οι ιστολογικές συνέπειες της λοίμωξςη από KPC. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η χρήση βακτηριοφάγων μόνων ή σε συνδυασμό με κεφταζιδίμη/αβιμπακτάμη είναι αποτελεσματική στο να μειώσει το βακτηριακό φορτίο της KPC τόσο σε ποντίκια με φυσιολογικό ανοσοποιητικό σύστημα, όσο και σε ανοσοκατεσταλμένα ποντίκια. Οι βακτηριοφάγοι επίσης αλλάζουν τη δομή της KPC, με πιθανές συνέπειες στην ικανότητά της να μολύνει τον άνθρωπο-ξενιστή, ή στην ευαισθησία της στο ανοσοποιητικό σύστημα, κάτι που ενισχύει το επιχείρημα υπέρ της χρήσης πιθανής συνδυαστικής θεραπείας φάγων-αντιβιοτικών για την αντιμετώπιση λοιμώξεων από KPC σε ανθρώπους.