Langdurige blootstelling aan antibiotica verhoogt het vermogen van bacteriën om deze medicijnen te verslaan. Wanneer antibioticaresistente bacteriën een infectie veroorzaken, een optie is om een ​​gespecialiseerde virusfaag te gebruiken die specifieke bacteriesoorten kan infecteren. Dit is een krachtig wapen tegen dodelijke ziekten.

Onlangs, onderzoekers van het Instituut voor Fysische Chemie, Poolse Academie van Wetenschappen, onder leiding van dr. Jan Paczesny en professor Robert Holyst legden uit waarom, in sommige gevallen, faagtherapieën kunnen mislukken. Ze hebben onthuld dat het materiaal dat wordt gebruikt om de fagen op te slaan een enorm effect heeft op hun aantal in de formulering die voor de behandeling wordt gebruikt.

Antibiotica werden gedurende vele decennia gebruikt om verschillende bacteriële infecties te behandelen. Dankzij hen, veel ziekten zijn gemakkelijker te bestrijden. Helaas, zolang antibiotica op grote schaal worden toegepast bij medische behandelingen, veel bacteriën ontwikkelen resistentie tegen antibiotica. Sommigen van hen kunnen alle antibiotica verslaan die momenteel beschikbaar zijn op de farmaceutische markt. Wat als iemand die is geïnfecteerd met zeer resistente bacteriën en zelfs het krachtigste antibioticum - vancomycine - niet werkt?

De oplossing is gebaseerd op het toepassen van bacteriofagen, ook wel fagen genoemd. Dit zijn gespecialiseerde virussen die bacteriën kunnen infecteren en doden zonder nadelige gevolgen voor de mens. De therapie heet 'Last Chance Viral Therapy' en kan worden ingezet tegen chronische ziekten zoals urinewegontsteking. Helaas, ondanks gunstige behandeling en talrijke proeven, het aantal actieve bacteriofagen in de oplossing voor injectie kan drastisch afnemen, waardoor deze behandeling niet effectief is.

Onlangs, wetenschappers van het Instituut voor Fysische Chemie, Poolse Academie van Wetenschappers onder leiding van dr. Jan Paczesny en professor Robert Holyst ontdekten dat de daling van de faagconcentratie in een formulering afhangt van de eigenschappen van de container waarin ze zijn opgeslagen.

Verrassend genoeg, afhankelijk van het polymeer dat wordt gebruikt om de container te maken, de faag kan op het oppervlak van de polymeren 'zitten'. Dat wordt veroorzaakt door hydrofobiciteit, wat een van de meest kritische factoren is die de adsorptie van fagen op oppervlakken bepalen. Zelfs dezelfde sets containers die bij verschillende leveranciers en fabrikanten zijn gekocht, kunnen verschillende oppervlakkige eigenschappen hebben. De binnenwanden kunnen alle fagen uit het medische serum absorberen, wat leidt tot een verminderde concentratie in de formulering.

Dus, het aantal actieve fagen kan drastisch dalen, met vele orden van grootte, afhankelijk van het type container dat voor opslag wordt gebruikt. Deze verschillen kunnen worden veroorzaakt door de additieven die worden gebruikt bij de productie van polymeren, zoals weekmakers of glijmiddelen. Om die reden, onderzoekers testten verschillende soorten op polypropyleen gebaseerde containers voor laboratoriumgebruik.

Dr. Paczesny merkt op dat ze "verifieerden of uitloogbare stoffen verantwoordelijk zijn voor het waargenomen effect van een afnemend aantal actieve fagen in polypropyleen containers. We hebben de mogelijkheid overwogen dat uitloogbare stoffen die vrijkomen uit 'onveilige' buizen fagen of uitloogbare stoffen uit 'veilige' buizen zouden kunnen deactiveren. beschermen fagen tegen externe factoren (bijv. temperatuur). Volgende, we onderzochten de adsorptie van virionen op de wanden van polypropyleen containers als een mechanisme dat verantwoordelijk is voor het waargenomen effect. Ongecontroleerde adsorptie van fagen en hun daaropvolgende verdwijning uit de oplossing kan ernstige fouten en onherhaalbare resultaten veroorzaken. Dit is uiterst belangrijk voor faagtherapieën."

Onderzoekers testten verschillende containers voor standaardbewerkingen zoals mengen, verwarming, of langdurige opslag van actieve fagen. Ze ontdekten dat de daling van het aantal actieve fagen in bulk voornamelijk alleen afhankelijk is van plastische eigenschappen zoals bevochtigbaarheid. Ze hebben ook het effect van de fysieke structuur van fagen onderzocht, inclusief elektrostatische eigenschappen van het oppervlak van de fagen. Nog altijd, hun resultaten wijzen er duidelijk op dat het type plastic een enorme betekenis heeft bij het vergelijken van het oppervlaktepotentieel van fagen als het gaat om fagen die zich op de wanden van containers nestelen.

In dit werk, onderzoekers stelden specifieke oplossingen voor containers met specifieke eigenschappen voor, zoals een behandeling met een bepaalde oppervlakteactieve stof die de adsorptie van de faag aan het oppervlak van de container beperkt. De onderzoekers hebben uitgelegd waarom fagen de neiging hebben om te adsorberen op meer hydrofobe oppervlakken. Wanneer de waterige oplossing met fagen wordt bewaard in een container gemaakt met hydrofoob materiaal zoals PP, de aggregatie van fagen op muren is energetisch voordeliger dan in oplossing blijven.

"Onze bevindingen zijn niet alleen van cruciaal belang voor faaggerelateerde studies. Gebrek aan reproduceerbaarheid van metingen wordt de belangrijkste bedreiging voor de wetenschappelijke gemeenschap. Wetenschappers zijn zich er misschien niet eens van bewust dat de leverancier van PP-buizen schijnbaar hetzelfde product kan leveren dat aanzienlijk verschilt van batch tot batch. Soms kan dit leiden tot verkeerde conclusies. Of, zoals in het geval van fagen - het kan de ontwikkeling van essentiële technologieën belemmeren vanwege de lage efficiëntie die uitsluitend wordt veroorzaakt door onjuiste containers." - beweert dr. Paczesny

De studies gepresenteerd in de Wetenschappelijke rapporten op 1 april 2021 presenteren een belangrijke kwestie over de effectiviteit van de Last Change Viral Phage Therapy. In geval van plotselinge noodzaak van toepassing, de keuze van de container voor de fagen lijkt triviaal. Echter, zoals de studie laat zien, zo'n factor heeft een enorme impact op het aantal actieve fagen in de oplossing en, daarom, bij het bepalen van een succesvolle therapie.

Zo'n kleine stap voor fagen kan een belangrijke stap zijn voor een patiënt die worstelt met bacteriën die alleen met fagen kunnen worden gedood. Gepresenteerde gegevens en voorgestelde oplossingen lossen niet-herhaalbare resultaten op bij infectiebehandeling met fagen en zullen alle op fagen gebaseerde projecten verbeteren.