Fagi in diverse fasi del loro ciclo vitale; Fonte: Reddit

L’antibiotico resistenza che avanza è motivo di grande preoccupazione nel mondo medico e si stanno cercando terapie alternative nella lotta contro le infezioni batteriche. Una valida alternativa potrebbe essere fornita dai batteriofagi (fagi), virus che infettano solo i batteri e ne causano la distruzione.

Mi piace un virus che digrigna i denti mentre combatte.” – (semicit.) Sir Winston Churchill

Il problema dell’antibiotico-resistenza

Il nostro tempo con gli antibiotici sta scadendo.

Recentemente sono stati isolati ceppi di Klebsiella pneumoniae resistente a TUTTI gli antibiotici disponibili.

Nel frattempo, gli scienziati impiegano dieci o più anni per sviluppare un nuovo antibiotico e ottenere l’approvazione.

Abbiamo urgentemente bisogno di un metodo alternativo per combattere l’infezione batterica. Un metodo promettente per uccidere i batteri consiste nell’utilizzare i batteriofagi: virus che infettano e uccidono i batteri.

Batteriofagi: nemici naturali dei batteri

I batteriofagi, denominati fagi in breve, furono scoperti in modo indipendente da Frederick Twort nel 1915 e Félix d’Herelle nel 1917, oltre un decennio prima della penicillina, il primo e più noto antibiotico.

Negli anni seguenti, i fagi furono impiegati per trattare la dissenteria e il colera con successo. Questi erano isolati dalle feci di pazienti che si erano inaspettatamente ripresi dalla malattia. Gli scienziati ipotizzarono che ci fosse qualcosa in questi fortunati pazienti che avesse contribuito a rimuovere i batteri nocivi dalle loro viscere: isolarono così questi virus dalle feci, somministrandoli ad altri pazienti.

Nonostante il successo iniziale, la terapia dei fagi venne stata eclissata dalla scoperta della penicillina e dall’aumento degli antibiotici.

All’epoca gli scienziati avevano appena iniziato a studiare i virus e a speculare su come funzionassero i fagi. Fu solo nel 1940 che le prime immagini di fagi furono ottenute usando un microscopio elettronico.

Ora sappiamo che i fagi sono virus che infettano solo i batteri e, come ogni virus, non possono vivere e riprodursi da soli, ma devono invadere una cellula ospite, consumarne i nutrienti per fare più copie di sé stessi e infine uscirne, spesso uccidendo la cellula nel processo.

Vantaggi dei fagi sugli antibiotici

Fagi ben sviluppati potrebbero avere diversi vantaggi rispetto agli antibiotici.

In primis, essendo specifici per una specie di batteri, i fagi potenzialmente non rischiano di disturbare il microbiota.

In secondo luogo, i fagi sono in grado di uccidere i batteri resistenti agli antibiotici: il loro meccanismo di danno è più difficile da contrastare, come pure, lo sviluppo di resistenza è meno probabile rispetto agli antibiotici. Piuttosto che impedire ai batteri di eseguire un processo specifico come nel caso degli antibiotici, i batteriofagi distruggono attivamente la parete e la membrana cellulare dei batteri. Inoltre, molti batteri sviluppano il biofilm -uno spesso strato di materiali viscosi che li protegge dagli antibiotici- ma molti fagi sono dotati di strumenti che possono digerire questa barriera.

 Perché non vengono utilizzati i fagi?

Tranne che in limitatissime occasioni in alcuni paesi, i fagi sono stati abbandonati come trattamento per le infezioni batteriche. Una delle ragioni principali è che gli antibiotici hanno funzionato piuttosto bene negli ultimi 50 anni e la maggior parte dei paesi non ha riavviato studi sugli usi clinici dei fagi.

Un altro motivo è che ci sono alcune limitazioni per l’uso dei batteriofagi come trattamento.

Innanzitutto sono più difficili da preparare. Gli scienziati devono coltivare una grande quantità del batterio ospite naturale e quindi infettare la coltura con questi virus, che a loro volta si riproducono e uccidono tutti i batteri. La principale difficoltà è l’isolamento dei fagi in vivo da una moltitudine di cadaveri di batteri morti. Se non vengono rimossi dal farmaco finale somministrato al paziente, i corpi dei batteri morti potrebbero scatenare nel paziente una risposta immunitaria molto forte e pericolosa. Un’altra sfida consiste nell’ottenere la giusta concentrazione di fagi poiché la concentrazione non può essere misurata direttamente. Se la concentrazione è troppo bassa, la fagoterapia si rivelerebbe inefficace. Molti dei primi prodotti commerciali erano di scarsa qualità e non erano in grado di trattare le malattie infettive, portando a screditare la terapia.

In secondo luogo, poiché un singolo tipo di fago può infettare solo poche specie di batteri, la selezione dei fagi deve essere eseguita con cura. In primo luogo, i medici devono capire l’identità dei batteri che sta causando la malattia. Quindi devono verificare se i fagi disponibili potrebbero uccidere questo ceppo di batteri. In caso contrario, devono cercare nuovi fagi che potrebbero fare il lavoro. Questo processo richiede tempo che i pazienti potrebbero non avere, specialmente quando i fagi sono usati solo come ultima risorsa su pazienti molto malati. D’altra parte, poiché gli antibiotici uccidono indiscriminatamente, i medici possono prescrivere un antibiotico per curare un paziente senza dover prima identificare il tipo specifico di batteri.

Altre preoccupazioni su questo tipo di terapia sono centrate sulla sua sicurezza ed efficacia. Poiché il mondo occidentale ha abbandonato la fagoterapia molti decenni fa, sono disponibili pochi dati su questi argomenti. Tuttavia, la ricerca sull’argomento è in continua evoluzione e studi recenti non hanno evidenziato importanti problemi di sicurezza.

Stato dell’arte

Ora che sempre più batteri hanno sviluppato resistenza agli antibiotici, gli scienziati di tutto il mondo hanno un rinnovato interesse per i fagi.

L’Unione Europea ha investito milioni di euro in Phagoburn, un progetto che studia l’uso dei fagi per prevenire le infezioni della pelle nelle vittime di ustioni. Negli Stati Uniti, la FDA ha approvato ListshieldTM, un additivo alimentare contenente fagi, che uccide la Listeria monocytogenes, uno dei patogeni più virulenti e causa di meningite. Attualmente, sono in corso numerosi studi clinici che utilizzano il fago per trattare o prevenire infezioni batteriche come la tubercolosi e l’MRSA.

Nonostante il fatto che la terapia non sia ancora stata approvata ufficialmente, i fagi sono già stati usati per salvare vite in trattamenti sperimentali. A San Diego è stato riportato un recupero miracoloso di un paziente affetto da batteri resistenti agli antibiotici. Durante una vacanza in Egitto, Tom Patterson è stato infettato da un ceppo di Acinetobacter baumannii resistente a molti farmaci. Fu portato in California e trattato con antibiotici per oltre 100 giorni, ma Patterson non migliorò e cadde in coma. Alla fine, fu salvato da un cocktail di fagi purificato dalle acque reflue del Texas.

Nel prossimo futuro, man mano che gli antibiotici perderanno la loro efficacia a cause dell’insorgere di nuove resistenze, l’utilizzo dei fagi guadagnerà sempre maggiore importanze. E un giorno, il fago potrebbe spostarsi dalla nostra ultima risorsa contro i batteri resistenti agli antibiotici alla nostra prima linea di difesa.

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Matteo Ferrari
Sono uno studente di Medicina del 6° anno di Bologna.