Zaczęło się od złamania nogi a w wyniku tego do zakażenia w biodrze. 70-latka przez dwa lata borykała się ze stanem zapalnym. Kilkakrotnie była z tego powodu w szpitalu. Lekarze w Nevadzie podali kobiecie siedem różnych antybiotyków, jeden po drugim. Środki przeciwbólowe niewiele pomagały. Wyniki badań laboratoryjnych wykazały, że żaden z 14 antybiotyków dostępnych w szpitalu nie może zapobiec zakażeniu spowodowanemu przez bakterie Klebsiella pneumoniae.

Epidemiolog Lei Chen z Washoe County Health District wysłał próbkę do U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Po zbadaniu bakterii okazało się, że produkuje ona enzym o nazwie New Delhi metalo-beta-laktamaza (NDM-1), znany już z unieszkodliwiania wielu antybiotyków. Enzym został po raz pierwszy zauważony u pacjenta z Indii. Tam też kobieta z Nevady złamała nogę i otrzymała pierwszą pomoc przed powrotem do Stanów Zjednoczonych.

Ten enzym nas niepokoi, ponieważ broni bakterie przed karbapenemami, grupą antybiotyków ostatniej instancji - mówi Alexander Kallen, epidemiolog CDC z Atlanty.

Raport końcowy CDC zawierał zaskakujące wnioski: bakterie, które rozpanoszyły się w ciele kobiety były odporne na wszystkie 26 antybiotyków dostępnych w Stanach Zjednoczonych. Chora zmarła z powodu z wstrząsu septycznego. Infekcja zniszczyła jej narządy.

Według danych z 2013 r., bakterie oporne na antybiotyki atakują co roku ponad 2 miliony osób w USA i co najmniej 23 tys. umiera. „Zagrożona jest zdolność przyszłych pokoleń do radzenia sobie z infekcjami. To stało się problemem o skali globalnej - twierdzi Elizabeth Tayler ze Światowej Organizacji Zdrowia w Genewie.

Nadszedł czas, aby odwrócić koszmarny scenariusz i wysłać zabójcę po śmiercionośne bakterie. Strategia, określana jako „żywy antybiotyk”, zaszczepiłaby jedną grupę bakterii - podawanych jako lekarstwa i nazwanych drapieżnikami - przeciw bakteriom, które powodują spustoszenie w organizmach ludzkich.

Liczba szczepów odpornych na leki wzrasta lawinowo, po części dlatego, że lekarze zbyt często przepisywali antybiotyki. Według CDC, podawanie co najmniej 30 proc. tych leków nie jest konieczne - wyjaśnia Kallen. - Kiedy więcej osób jest narażonych na dużą ilość antybiotyków, oporność bakterii wzrasta szybciej niż opracowywania nowych antybiotyków.

W poszukiwaniu pomysłów DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), która inwestuje w przełomowe technologie, wsparła pracę nad drapieżnymi bakteriami. Zajmuje się tym Daniel Kadouri, mikrobiolog z Rutgers School of Dental Medicine w Newark. Wyzwanie podjęli także Robert Mitchell z Ulsan National Institute of Science and Technology w Korei Południowej, Liz Sockett z Uniwersytetu w Nottingham w Anglii i Edouard Jurkevitch z Hebrew University w Jerozolimie. Ta praca, jak twierdzą naukowcy z DARPA, odbiega od konwencjonalnych terapii antybiotycznych.

Pojęcie drapieżnych bakterii wydaje się nieco przerażające, zwłaszcza gdy Kadouri porównuje najbardziej dogłębnie badane Bdellovibrio bacteriovorus, do stworów kosmicznych w filmach o Obcych.

Wszystkie te bakterie Gram-ujemne (G-) mają wewnętrzną membranę i zewnętrzną ścianę komórkową. Bakterie-drapieżniki nie są przez to podobne do Gram-dodatnich, ponieważ te mają tylko jedną membranę a ich ściana komórkowa jest cienka i złożona tylko z jednej warstwy. Gdy agresywne mikroby atakują drobnoustoje, drapieżnik wydaje się łapać ofiarę w pułapkę dzięki haczykowatym wypustkom. Potem, niczym włamywacz, który wycina krążek w szkle, B. bakteriofos wślizguje się przez zewnętrzną membranę i zamyka za sobą otwór. W przestrzeni między zewnętrznymi i wewnętrznymi błonami, Bdellovibrio wydziela enzymy, które rozkładają składniki odżywcze i tną DNA na kawałki. Następnie wykorzystują fragmenty struktur genetycznych ofiary do tworzenia własnego DNA i zaczynają się mnożyć. Najeźdźca i jego potomstwo wyłaniają się z łupiny w sposób przypominający kinową scenerię wydobywania się Obcego klatki piersiowej.

To bardzo skuteczna maszyna do zabijania - mówi Kadouri - i bardzo dobra wiadomość, ponieważ skłonność drapieżników do atakowania bakterii odpornych na antybiotyki chcemy wykorzystać do stworzenia naturalnego leku na śmiertelne infekcje. To być może wydaje się ryzykowne - kontynuuje naukowiec - ale z tego, co mogliśmy dotąd ustalić, zabójcze bakterie wydają się bezpieczne. Na przykład B. Bakteriofor nie żywi się komórkami ssaków.

Po pierwszych testach zespół Daniela Kadouri badał zdolność bakterii-drapieżnika do pożerania niebezpiecznych mikrobów u szczurów i kurczaków, B. bakteriofos rzeczywiście zmniejszyły liczbę chorobotwórczych bakterii. Ale zwierzętom podawane były małe, nieśmiertelne dawki patogenów. Nie wiadomo zatem czy bakterie-drapieżniki mogłyby uratować życie.

Sockett musiał zobaczyć dowody na poprawę przeżycia żywiciela. „Jeśli będziemy mieć Bdellovibrio jako lek, musimy coś leczyć - mówi. - Możemy liczyć na zmiany w liczbie bakterii, ale jeśli to nie spowoduje poprawy zdrowia i nie zapobiegnie śmierci - to nie warto".

Testy przeprowadzono na larwach danio pręgowanego - małej ryby akwariowej. Podano im śmiertelne dawki odpornego na antybiotyki szczepu Shigella flexneri, które powoduje biegunkę u ludzi. Przed zarażeniem ryb, naukowcy podzielili je na cztery grupy. Dwie z nich miały zmienione systemy odpornościowe, aby produkować mniej makrofagów, białych krwinek, które atakują patogeny. Układy odpornościowe w pozostałych dwóch grupach pozostały nienaruszone. B. bakteriofor zostały wstrzyknięte do niezmienionej grupy i grupy z niedoborem makrofagów, podczas gdy dwie pozostałe nie zostały w ogóle poddane leczeniu.

Wszystkie nieleczone ryby z mniejszą liczbą makrofagów padły w ciągu 72 godzin od podania S. flexneri. Spośród ryb z prawidłowym układem odpornościowym, 65 proc., które otrzymały bakterię-drapieżnika przeżyło w porównaniu z 35 proc. nieleczonych. Nawet u ryb z zaburzeniami układu immunologicznego drapieżniki uratowały około jedną czwartą grupy.

To pierwszy przypadek, w którym zabieg był zastosowany jako zastrzykowa terapia na żywych organizmach - mówi Liz Sockett. - A co najważniejsze - z powodzeniem.

W poprzednich pracach naukowcy nie byli w stanie zobaczyć całego procesu przebiegającego w zwierzęciu. Larwy danio są przezroczyste i współautorka badania, Alexandra Willis, przechwyciła obrazy jak B. bakteriofora atakuje S. flexneri.

Musieliśmy dosłownie biegać od mikroskopu do mikroskopu, ponieważ proces przebiegał tak szybko - opowiada Willis. - Gdy bakteria-drapieżnik zaatakuje, ofiara, która wcześniej miała kształt pręcika, staje się okrągła. Działo się to w przeciągu 15 min, a cały cykl drapieżnika trwał od trzech do czterech godzin.

Ta prędkość może dać przewagę nad infekcją. W krótkim czasie populacja chorobotwórczych mikrobów może zostać zredukowana do poziomu, który będzie mógł obsłużyć system odpornościowy. Przy dużej infekcji staje się on niewydolny. Ryby otrzymały szokową ilość Shigella - 50 000 bakterii. W ciągu 48 godzin u ryb, które przeżyły ilość patogenów spadła o 98 proc.

System immunologiczny ryb reagował również na drapieżniki. Miały jednak one wystarczająco dużo czasu, aby zaatakować zakażenie, zanim zostaną usunięte z organizmu. Willis twierdzi, że nawet gdyby system odpornościowy nie zajął się drapieżnikami, jest to bezpieczne. W zdrowym organizmie nie mają nic do jedzenia. Przestają się mnożyć i umierają. 

Drapieżniki „dezaktywują genom” swojej ofiary, mówi Mitchell. - Nie tylko zabijają bandytę, topią całą broń DNA, więc patogeny nie mogą jej użyć. W jednym z eksperymentów, które jeszcze nie zostały opublikowane, drapieżnik prawie w ciągu dwóch godzin zjadł materiał genetyczny całej kolonii bakterii.

Niektóre chorobotwórcze drobnoustroje potrafią się ze sobą zespalać i tworzą rodzaj biologicznej osłony, która zapewnia ochronę przed antybiotykami. Ale dla drapieżnych bakterii, tarcza jest bardziej mile widziane, ponieważ staje się dużym, skoncentrowanym łowiskiem.

Nadal pozostaje wiele pytań wymagających odpowiedzi. Przed rozpoczęciem badań klinicznych na ludziach, będzie potrzebne prawdopodobnie 10 lat rygorystycznych testów na zwierzętach. Ale dążenie do tej alternatywy jest warte wysiłku.

Leki, które przyjmujemy, nie są łagodne, przytulne i miłe - mówi Kadouri. - Potrzebujemy ich, ale mają dużo skutków ubocznych". Nawet jeśli pomysł na „żywy antybiotyk” wydaje się nieco szalony, może to być najlepsza opcja w tej niebezpiecznej erze oporności na antybiotyki.