Uso dei batteriofagi in ambito terapeutico e nella produzione alimentare

Phage therapy is a promising alternative to counter the global crisis of antibiotic resistance and the limited discovery of new antibiotic molecules for the treatment of growing infections caused by multi-drug resistant bacteria; the specificity, self-amplification capacity, and low toxicity of phage therapy allow for its use in various fields: clinical settings, the food industry, and even in aquaculture. In therapy, lytic phages are preferred as they allow for an immediate response, unlike temperate phages which, by integrating into the host's DNA, do not guarantee immediate lysis and can lead to unfavorable genetic transfers for the therapy. The specificity of bacteriophages is the strong point of their use in therapy, as they allow for the selective elimination of target bacteria; consequently, this helps preserve the organism's gut microbiota. The application of this therapy requires a careful preparation process involving several steps, including: isolation, characterization, purification, and ultimately the preservation of phages, so that they can be used in clinical trials or compassionate use therapy. Particular attention must be paid during the preparation of phages for therapy to the removal of all components, including endotoxins or protein toxins, which could remain in the preparation to be administered, as they could cause toxic effects in the host if not properly removed. For compassionate use therapy, key administration points have been drawn up, which can be found in Article 37 of the Declaration of Helsinki regulating the use of compassionate use therapy in medicine. Another aspect that must be kept under control during the use of phage therapy is the organism's immune response, which could potentially render the therapy itself ineffective; in fact, there are studies addressing this by trying to find ways for the bacteriophage to evade the host's immune system. Furthermore, the establishment of phage biobanks allows for information on already studied phages and their storage, resulting in faster availability of phages in case of their use in clinical trials or therapies. In conclusion, the transition toward large-scale clinical use faces significant obstacles, such as limited knowledge of horizontal gene transfer mechanisms, the development of bacterial resistance, and regulatory gaps. Scientific research is moving along three fronts to overcome these limitations: Broadening the host range through polyvalent phage cocktails. Chemical and genetic modifications (e.g., CRISPR-Cas). The use of derived enzymes such as lysins, chemolysins, and depolymerases, capable of destroying peptidoglycan or removing bacterial biofilms. The key actions for the future will therefore be: intensifying pharmacokinetic research, expanding biobanks, updating international regulations, and actively raising awareness among the medical community.

La terapia fagica è una promettente alternativa per contrastare la crisi globale dell’antibiotico resistenza e la limitata scoperta di molecole antibiotiche nuove per la terapia delle crescenti infezioni da batteri multiresistenti; la specificità, la capacità di auto-amplificazione e la bassa tossicità della terapia fagica ne permette l’uso in diversi ambiti: quello clinico, nell’industria alimentare e anche in acquacoltura. Nella terapia vengono privilegiati i fagi litici in quanto permettono una risposta immediata a differenza dei fagi temperati che, integrandosi nel DNA dell'ospite, non garantiscono la lisi immediata e possono comportare trasferimenti genici sfavorevoli per la terapia. La specificità dei batteriofagi è il punto forte dell’uso di essi nella terapia in quanto permettono di andare ad eliminare selettivamente i batteri bersaglio, questo di conseguenza permette di preservare il microbiota intestinale dell’organismo. L’applicazione di questa terapia richiede un attento processo di preparazione il quale comporta diversi step tra cui : isolamento, caratterizzazione, purificazione e alla fine la conservazione dei fagi in modo tale che questi possano essere usati negli studi clinici o nella terapia compassionevole. Un attenzione particolare, durante la preparazione dei fagi per la terapia, si deve avere nella rimozione di tutte quelle componenti tra cui endotossine o tossine proteiche che potrebbero rimanere nel preparato da somministrare in quanto potrebbero causare effetti tossici nell’ospite se non rimosse adeguatamente. Per la terapia compassionevole sono stati stilati dei punti chiave di somministrazione i quali si trovano nell’articolo 37 della dichiarazione di Helsinki che regolano l’uso in medicina della terapia compassionevole. Un’altra cosa che bisogna tenere sotto controllo durante l’uso della terapia fagica è la riposta immunitaria dell’organismo la quale potenzialmente potrebbe rendere vana la terapia stessa; infatti ci sono degli studi in merito che cercano di trovare delle modalità affinché il batteriofago sfugga al sistema immunitario dell’ospite. La formazione delle biobanche di fagi, inoltre, permette di avere informazioni sui fagi già studiati e il loro stoccaggio di essi il che comporta una più veloce disponibilità dei fagi in caso di un loro uso in studi clinici o terapie. In conclusione, la transizione verso un uso clinico su larga scala affronta ostacoli importanti, quali la limitata conoscenza dei meccanismi di trasferimento genico orizzontale, lo sviluppo di resistenze batteriche e i vuoti normativi. La ricerca scientifica si sta muovendo su tre fonti per superare questi limiti: 1. L'ampliamento dello spettro d'azione tramite cocktail di fagi polivalenti. 2. Modifiche chimiche e genetiche (es. tecnologia CRISPR-Cas). 3. L'uso di enzimi derivati come lisine, chemiolisine e e depolimerasi, capaci di distruggere il peptidoglicano o rimuovere i biofilm batterici. Le azioni chiave per il futuro saranno quindi: intensificare la ricerca farmacocinetica, espandere le biobanche, aggiornare le normative internazionali e sensibilizzare attivamente la classe medica