Een eeuwenlange wapenwedloop gaf bacteriofagen hun dodelijke efficiëntie

Bacteriofagen, of kortweg fagen, zijn virussen die specifiek bacteriën infecteren en vernietigen, met fatale gevolgen. Net als futuristische maanlanders hechten ze zich aan bacteriën en gaan op zoek naar hun gastheer. Zodra ze deze hebben gevonden, injecteren ze hun genetisch materiaal in de bacterie. Als de omstandigheden gunstig zijn, transformeert de faag de bacterie binnen tien minuten in een virusproducerende machine. Nieuwe virusdeeltjes worden in snel tempo aangemaakt, en binnen een uur barst de bacterie open, waarbij honderden tot tienduizenden nieuwe fagen vrijkomen die op zoek gaan naar hun volgende prooi. Klinkt wreed, nietwaar?

Deze dodelijke efficiëntie is ontstaan door een eeuwenlange co-evolutionaire wapenwedloop met bacteriën. Hun voortbestaan hangt namelijk af van een succesvolle infectie: geen infectie betekent geen nakomelingen, wat kan leiden tot uitsterven. Maar als fagen al zo lang bestaan en zo effectief zijn in het doden van onze vijand, waarom gebruiken we ze dan niet in de strijd tegen resistente bacteriën?

Elke patiënt een specifieke faag

Het is niet dat niemand hier al aan gedacht heeft. Bacteriofagen werden zelfs een decennium vóór het eerste antibioticum ontdekt, aan het einde van de jaren 1910, door Félix d’Herelle en Frederic Twort. Antibiotica waren echter breder inzetbaar en eenvoudiger te gebruiken dan fagen, en daardoor raakte faagtherapie in West-Europa op de achtergrond. Een van de grootste uitdagingen voor succesvolle faagtherapie is dat fagen ongelooflijk specifiek zijn. In tegenstelling tot antibiotica, die zowel goede (bijvoorbeeld darmflora) als slechte bacteriën doden, richten fagen zich specifiek op hun gastheer. Dit betekent dat elke patiënt een specifieke faag nodig heeft die gericht is op de ziekmakende bacterie. Er is geen “one size fits all”-oplossing, maar het voordeel is dat de natuurlijke flora intact blijft.

België heeft de afgelopen decennia een voortrekkersrol gespeeld in deze vorm van precisiegeneeskunde. Een recente studie, gepubliceerd in Nature Microbiology, beschrijft de resultaten van jarenlange intensieve samenwerking tussen het Militair Hospitaal Koningin Astrid, UZ Leuven, KU Leuven en het gezondheidsinstituut Sciensano, waarbij honderd patiënten werden behandeld met faagtherapie. Deze patiënten hadden niet gereageerd op eerdere behandelingen, waaronder antibiotica, en waren dus ernstig ziek. In dergelijke gevallen kunnen artsen fagen voorschrijven, die vervolgens door de apotheek worden bereid. In bijna tachtig procent van de gevallen werden de geïdentificeerde bacteriën volledig uitgeroeid, wat leidde tot verbeteringen bij meer dan zestig procent van alle infecties. Dit toont aan dat, wanneer antibiotica falen, de vijand van onze vijand ons kan redden.

Daarnaast onderzoeken we in het Laboratorium voor Gentechnologie de mechanismen en componenten van fagen. Aan het einde van de faag-infectiecyclus worden bijvoorbeeld moleculaire schaartjes (endolysines) geproduceerd die de celwand van de bacterie kunnen doorbreken. Dit knipmechanisme zorgt ervoor dat bacteriën openbarsten als ballonnen. Momenteel richten we ons op het optimaliseren van de activiteit van endolysines binnen het menselijk lichaam om effectief te zijn tegen bacteriën. We onderzoeken ook hoe de faag de bacterie overneemt, om zo nieuwe doelwitten te identificeren die we kunnen gebruiken om bacteriën te ontmantelen.

En dit is nog maar het topje van de ijsberg. We weten nog lang niet alles over deze vijand van onze vijand. Bacteriofagen bieden ons een schat aan mogelijkheden die nog ontdekt moeten worden. Niet alleen bij mensen, maar ook bij dieren, planten en op allerlei plaatsen waar bacteriën problemen veroorzaken, kunnen fagen worden ingezet om de gezondheid van mens, dier en milieu te waarborgen.