Antibiyotiklere karşı direnç kazanan bakteriler, küresel sağlık için giderek büyüyen bir tehdit oluştururken, bilim dünyasından umut verici bir gelişme geldi. ABD merkezli New England Biolabs (NEB) ile Yale Üniversitesi’nden bilim insanları, antibiyotiklere dirençli Pseudomonas aeruginosa bakterisini hedef alabilen ilk tamamen sentetik bakteriyofaj sistemini geliştirdi.
Bilimsel bulgular, saygın dergilerden PNAS’ta yayımlandı.
Bakteriyofajlar, bakterileri enfekte ederek yok eden virüsler olarak yaklaşık bir asırdır biliniyor. Ancak faj tedavisine yönelik çalışmalar, doğadan izole edilen virüslere bağımlı olunması ve genetik düzenleme süreçlerinin uzun sürmesi nedeniyle bugüne kadar sınırlı kaldı.
Yeni çalışmada bu engel aşıldı.
Virüs örneğine gerek kalmadan faj üretimi
Araştırma ekibi, NEB tarafından geliştirilen High-Complexity Golden Gate Assembly adlı DNA birleştirme teknolojisini kullanarak, fiziksel bir virüs örneğine ihtiyaç duymadan yalnızca genetik dizilim verisiyle faj üretmeyi başardı.
Bu yöntemle 28 ayrı sentetik DNA parçası bir araya getirilerek, P. aeruginosa’yı enfekte edebilen aktif bir bakteriyofaj oluşturuldu. Ardından virüs genomu üzerinde çeşitli düzenlemeler yapıldı.
Bu düzenlemeler sayesinde:
Fajın hangi bakteri türlerini enfekte edeceği yeniden programlandı
Enfeksiyon sürecinin izlenebilmesi için floresan işaretleyiciler eklendi
Genetik müdahaleler daha hızlı ve güvenli hale getirildi
“Faj mühendisliği artık daha hızlı ve güvenli”
Çalışmanın yazarlarından Andy Sikkema, bakteriyofaj mühendisliğinin bugüne kadar oldukça zahmetli olduğunu belirterek, geliştirilen yeni sistemin hız, güvenlik ve kullanım kolaylığı açısından önemli bir sıçrama sağladığını vurguladı.
Golden Gate yöntemi sayesinde faj genomu, hücre dışında sentetik DNA kullanılarak birleştiriliyor. Daha sonra bu genom, laboratuvarda güvenli bir bakteri hücresine aktarılıyor ve burada aktif virüse dönüşüyor.
Bu yaklaşım sayesinde:
Kırılgan faj koleksiyonlarını saklama zorunluluğu azalıyor
Tehlikeli bakterilerle doğrudan çalışmaya duyulan ihtiyaç düşüyor
Uzun süren genetik düzenleme süreçleri ciddi şekilde kısalıyor
Ayrıca kısa DNA parçalarıyla çalışılması, yöntemi hata payına karşı daha dayanıklı hale getiriyor.
Kişiye özel faj tedavilerinin önü açılıyor
Araştırmacılar, bu teknolojinin antibiyotik direncine karşı geliştirilecek yeni tedavilerde kilit rol oynayabileceğini belirtiyor. Yöntem ilk olarak E. coli fajı T7 üzerinde test edildi, ardından daha dirençli bakterileri hedefleyen fajlara uyarlandı.
Benzer yaklaşımlarla yürütülen diğer projelerde ise:
2025 yılında Mycobacterium fajları üretildi
İçme suyunda E. coli tespit edebilen biyosensör fajlar geliştirildi
Araştırmacılardan Greg Lohman, geliştirilen sistemi “Doğru çiviyi arayan özel bir çekiç” olarak tanımlayarak, faj tedavisi alanının bu tür bir aracı uzun süredir beklediğini ifade etti.
Uzmanlara göre sentetik bakteriyofaj mühendisliği, gelecekte antibiyotiklere dirençli enfeksiyonlara karşı kişiye özel ve hedefe yönelik tedavilerin önünü açabilir.