sunnuntai 20. toukokuuta 2018

Vieraskynä: Virusten voimin bakteereita vastaan

Alkusanat: Vieraskynän varressa tällä kertaa Salla Hyyppä, joka esittelee meille kandin tutkielmansa aihetta eli faagiterapiaa. Näin vakiokirjoittajana on mahtavaa, että meijän piskuisesta blogista ollaan kiinnostuneita ja sitä halutaan käyttää alustana tieteen popularisoinnille. Ihanaa, tätä lisää myös jatkossa! Mutta nyt päästetään Salla ääneen.
-Krista

Tervehdys! 

Vähän reilu vuosi sitten luin uutisartikkelia aiheesta faagiterapia. Kyseinen aihe on kiinnostanut minua siitä lähtien, ja kirjoitinkin siitä kandin. Tutkielman aiheesta kun oli tarkoitus tehdä myös tiedettä popularisoiva esitys, päädyin valitsemaan blogikirjoituksen, jonka avulla voisin kertoa faagien ilosanomaa vähän rennompaan sävyyn. 

Bakteriofagit eli faagit (Kuva 1) ovat ryhmä viruksia, jotka tartuttavat vain bakteereita. Niitä esiintyy kaikkialla missä vain on bakteereitakin, eli myös meidän sisällämme. Itseasiassa meissä on kappalemääräisesti enemmän faagipartikkeleita kuin ihmissoluja. Tämä oli itselleni pieni yllätys, mutta eipä siitä oikein voinut muuta todeta kuin että ”miksi en ole tätä aiemmin tajunnut”. 

Faagiterapiaksi kutsutaan faagien käyttöä bakteeri-infektioiden hoitamiseen. Faagit ovat hyvin tärkeä osa ihmisen omaa mikrobiomia, minkä vuoksi ne ovat myös hyvin siedettyjä elimistössä. Tällä hetkellä faagiterapian kohteena ovat erityisesti antibiooteille resistentit eli vastustuskykyiset bakteerit, joita vastaan keinot alkavat antibioottien osalta loppua. 

Kuva 1. Faagin tyypillinen rakenne


Faagit ovat hyvin spesifisiä kohteestaan, eli jokaisella faagilajilla on sille ominainen rajattu ryhmä bakteereita, joita ne voivat tartuttaa. Faagit tunnistavat isäntäbakteerinsa pinnan molekyylit häntäkuitujensa päillä. Tunnistettavana molekyylinä voivat toimia esimerkiksi bakteerin kalvoproteiinit tai pilin polysakkaridit. 

Faagiterapian kannalta faagin spesifisyydestä kohteestaan on sekä hyötyä että haittaa. Spesifisyys mahdollistaa tarkan kohdennuksen tiettyyn bakteeriryhmään, jättäen samalla elimistön hyödylliset bakteerit rauhaan. Tällaista tarkkaa erittelyä eri bakteeriryhmien välillä ei voida tehdä antibiootteja käytettäessä. Toisaalta hoitoon käytettävä faagi on valittava tarkasti, sillä väärä faagi joko ei tee mitään tai kohdistaa voimansa väärään bakteeriin. Faagin teho juuri kyseistä infektiota aiheuttavaan bakteeriin on siis todettava ennen varsinaisen hoidon aloittamista. 

Faagin kohdatessa bakteerisolun, faagin on ensin tunnistettava bakteeri. Mikäli kyseessä on faagin isäntävalikoimaan kuuluva bakteeri, faagi tarttuu bakteerin pintaan ja tekee sen kuoreen reiän. Reiän kautta faagi kuljettaa perimänsä bakteerin sisälle, jossa se valtaa bakteerin aineenvaihdunnan. Sitä hyödyntäen faagi tuottaa itsestään kopioita ja lopulta hajottaa bakteerin sisältä päin. Hajonneesta bakteerista vapautuu uusia tuoreita faageja valmiina hyökkäämään seuraavan bakteerin kimppuun. 

Faageja voidaan muokata erilaisin molekyylibiologisin keinoin esimerkiksi juuri niiden isäntävalikoiman laajentamiseksi. Mahichi tutkimusryhmineen onnistui vaihtamaan T2 faagin suppean isäntävalikoiman vastaamaan IP008 faagin laajempaa isäntävalikoimaa.

Kuva 2. Faagin isäntävalikoiman laajennus. IP008 faagin häntäkuituja koodaavat ja siten isäntävalikoiman määrittelevät geenit siirretään T2 faagiin, jossa ne korvaavat T2 faagin häntäkuitujen geenit. Uusi yhdistelmä voi nyt siis tartuttaa laajemmin erilaisia bakteereita. Kuvan eriväriset pavut edustavat erilaisia bakteerikantoja.



Yksi faagiterapian mielenkiintoisista sovelluksista on faagien ja antibioottien yhteiskäyttö, sillä se on osoittautunut tehokkaammaksi hoitomuodoksi kuin pelkkien faagien tai antibioottien käyttö. Antibioottien korvaaminen faageilla voisi myös ajan myötä saada bakteerin luopumaan antibioottiresistenssigeenistään. Tällöin resistenssin muodostumisen seurauksena käytöstä poistettuja antibiootteja voitaisiin ottaa taas uudestaan käyttöön.

Salla


Lähteet:
-        Salla Hyyppä (2018). Bakteriofagit bakteeri-infektioiden hoidossa, Oulun yliopisto. URL: http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfioulu-201804271551
-        Faezeh Mahichi, Aidan Synnott, Keiko Yamamichi, Toshiya Osada, Yasunori Tanji (2009). Site-specific recombination of T2 phage using IP008 long tail fiber genes provides a targeted method for expanding host range while retaining lytic activity. FEMS microbiology letters 295(2): 211-217.