Τα βακτηριοφάγα μπορούν να μειώσουν την ζημιά που προκαλεί η φράκινγκ, μια διαβόητα διχαστική πρακτική

Βιοτεχνολογία για τον περιορισμό της ρύπανσης από ορυκτά καύσιμα

Η άνοδος της παραγωγής πετρελαίου & αερίου από σχιστόπετρα στις ΗΠΑ αποτέλεσε μια σημαντική αλλαγή στο παγκόσμιο ενεργειακό τοπίο. Ανέστρεψε μόνο της παραγωγής των ΗΠΑ, καθώς η παραγωγή από συμβατικά πεδία πετρελαίου & αερίου άρχισε να μειώνεται τη δεκαετία του 1970.

Πηγή: EIA

Η παραγωγή πετρελαίου από σχιστόπετρα συνοδεύεται επίσης από τεράστια κατανάλωση νερού, με 1,3 δισεκατομμύρια βαρέλια νερού να χρησιμοποιούνται για διέγερση των παραγωγικών φρεατίων, καθώς και ετήσιο όγκο παραγόμενου νερού (PW) 1,6 δισεκατομμυρίων βαρελιών.

Αυτό το παραγόμενο νερό (PW) αποτελεί το κύριο περιβαλλοντικό απόβλητο της βιομηχανίας σχιστόπετρας (αγνοώντας τις εκπομπές άνθρακα και μεθανίου). Περιέχει ιόντα (άλατα) καθώς και πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs), υδρογονάνθρακες και άλλες οργανικές ενώσεις, δημιουργώντας ένα πολύπλοκο χημικό μίγμα. Αυτό το μίγμα είναι επίσης ιδανικό έδαφος για την ανάπτυξη βακτηρίων.

Προς το παρόν, το PW συχνά επεξεργάζεται και επαναεισάγεται σε φρέατα πετρελαίου για να διατηρηθεί η πίεση στην αποθήκη πετρελαίου σχιστόπετρας. Το πρόβλημα είναι ότι η πολλαπλασιαστική ανάπτυξη των βακτηρίων μπορεί να προκαλέσει πολλά προβλήματα, από διάβρωση σωλήνων από Pseudomonas aeruginosa που οξειδώνει το σίδηρο μέχρι Bacillus megaterium που διασπά υδρογονάνθρακες, τον ίδιο στόχο της εξόρυξης πετρελαίου σχιστόπετρας.

Για την αντιμετώπισή του, το PW απολυμαίνεται με πολλές μεθόδους, συμπεριλαμβανομένων των οξειδωτικών παραγόντων (οζόνιο, υπερμαγγανικό, και υπεροξείδιο του υδρογόνου) ή γλουταραλδεΰδης, υποχλωριώδους, περαξικού οξέος και άλλων βιοκτόνων· όλα αυτά τα συστατικά απαιτούν πολύ ενέργεια για την παραγωγή τους και μπορούν να είναι ρυπογόνα από μόνα τους.

Χειρότερα, τα βακτήρια εξελίσσονται γρήγορα για να προσαρμοστούν σε αυτά, απαιτώντας ολοένα και υψηλότερες συγκεντρώσεις για να διατηρηθεί η αποτελεσματικότητα. Αυτό είναι παρόμοιο με την εμφάνιση ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά στα νοσοκομεία.

Ένας νέος τύπος δολοφόνου βακτηρίων, μια κατηγορία ιών που ονομάζονται βακτηριοφάγα, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την επίλυση του προβλήματος.

(συζητήσαμε τα βακτηριοφάγα στο πλαίσιο της αντίστασης στα αντιβιοτικά και της θεραπείας στο “Creating Living Antibiotics: BiomX vs Armata (PHGE ) ”)

Βακτηριοφάγα εναντίον βακτηρίων

Τα βακτηριοφάγα είναι ιοί εξειδικευμένοι στην προσβολή βακτηρίων και είναι αβλαβείς για άλλα έμβια όντα. Πολλαπλασιάζονται εισάγοντας το γενετικό τους υλικό στα βακτήρια, αναγκάζοντάς τα να παράγουν περισσότερα βακτηριοφάγα.

Λειτουργούν μέσω ενός συστήματος «κλειδαριάς και κλειδιού», εξαρτώμενες κυρίως από την αλληλεπίδραση του φάγου με υποδοχείς που βρίσκονται στην επιφάνεια του βακτηριακού κυττάρου. Αυτό σημαίνει ότι τα περισσότερα βακτηριοφάγα είναι υπερ-ειδικά, συχνά στοχεύοντας μόνο ένα είδος βακτηρίου.

Καθώς τα βακτηριοφάγα είναι και αυτά «ζωντανά», μπορούν να συν-εξελιχθούν με τα βακτήρια και να προσαρμοστούν σε οποιαδήποτε αντίσταση θα εμφανιζόταν κατά τη χρήση χημικών ή αντιβιοτικών.

Πηγή: Britannica

Τα βακτηριοφάγα είναι επίσης γνωστά ότι λειτουργούν ακόμη και σε εχθρικά περιβάλλοντα, όπως αλμυρό νερό, υψηλές θερμοκρασίες ή ακραίο pH. Έτσι μπορεί να είναι η τέλεια επιλογή για την εξόντωση βακτηρίων στο νερό που παράγεται από σχιστόπετρα.

Βακτηριοφάγα για τον καθαρισμό των λυμάτων

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τέξας και του Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña στη Δομινικανή Δημοκρατία έχουν διερευνήσει τη δυνατότητα των βακτηριοφάγων εναντίον Pseudomonas aeruginosa και Bacillus megaterium. Τα δύο βακτήρια επιλέχθηκαν λόγω της συνεισφοράς τους σε προβλήματα στην επεξεργασία του νερού σχιστόπετρας και λόγω της εμπορικής διαθεσιμότητας βακτηριοφάγων που τα στοχεύουν.

Οι ερευνητές έδειξαν ότι παρουσία φάγων, το P. aeruginosa δεν κατάφερε να πολλαπλασιαστεί στα λύματα. Για το B. megaterium, ένα μείγμα 2 ειδών φάγων, που ονομάζονται Slash και Palmer, αποδείχθηκε πιο αποτελεσματικό από τη θεραπεία με μόνο έναν φάγο για την εξάλειψη του βακτηρίου.

Μελλοντική πρόοδος με τα βακτηριοφάγα

Για να γίνει αυτή η λύση πιο ευρέως υιοθετημένη, απαιτείται μαζική παραγωγή των φάγων και πρωτόκολλο ενσωμάτωσής τους στην επεξεργασία των λυμάτων σχιστόπετρας.

Ένας ακόμη περιορισμός είναι ότι κάθε βακτηριοφάγιο είναι πολύ συγκεκριμένο σε ένα είδος βακτηρίου, επομένως η στόχευση άλλων βακτηρίων θα απαιτήσει μεγαλύτερη τράπεζα φάγων και περισσότερα εμπορικά διαθέσιμα φάγα από ό,τι υπάρχει σήμερα.

Σε κάθε περίπτωση, αυτό αποδεικνύει τη δυνατότητα μιας βιολογικής επιλογής στην επεξεργασία του νερού που παράγεται από σχιστόπετρα, μειώνοντας σημαντικά την ανάγκη για ρυπογόνα και ενεργοβόρα χημική επεξεργασία.

Εταιρείες βακτηριοφάγων

Πολλές εταιρείες εργάζονται στην τεχνολογία των βακτηριοφάγων, αλλά μόνο λίγες είναι δημόσια εισηγμένες. Οι περισσότερες εστιάζουν σε θεραπευτικές εφαρμογές, καθώς αυτές αποτελούν μια πολύ πιο κερδοφόρα αγορά, αν και με αυστηρότερες ρυθμιστικές απαιτήσεις.

Πηγή: Pharmaceutical Technology

1.  BiomX

Η BiomX είναι μια εταιρεία βακτηριοφάγων που εστιάζει στη θεραπεία λοιμώξεων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά που σχετίζονται με τη κυστική ίνωση και λοιμώξεις Staphylococcus aureus σε οστεομυελίτιδα ποδιού διαβητικών (DFO).

Υπάρχουν 17.000 ασθενείς με κυστική ίνωση στις ΗΠΑ και τη Δυτική Ευρώπη με χρόνιες λοιμώξεις PsA, δημιουργώντας μια δυνητική εμπορική ευκαιρία 1,6 δισεκατομμυρίων δολαρίων παγκοσμίως.

Η DFO είναι η αιτία της πλειονότητας των 160.000 αμπούτσεων κάτω άκρων σε διαβητικούς ασθενείς ετησίως στις ΗΠΑ, δημιουργώντας μια δυνητική εμπορική ευκαιρία 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων παγκοσμίως.

Πηγή: Biomx

Τον Μάρτιο 2024, συγχωνεύτηκε με τον ανταγωνιστή της Adaptive Phage Therapeutics, αποκτώντας 2 προϊόντα σε φάση II κλινικών δοκιμών, με αποτελέσματα που αναμένονται το 2025.

Πηγή: Biomx

Τα αρχικά κλινικά αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά, συμπεριλαμβανομένης της διείσδυσης των βιοφίλμ (το κύριο πρόβλημα στις αποτυχίες θεραπείας DFO) και ενός καλού προφίλ ασφαλείας, καθώς και δεν παρατηρήθηκε ανάπτυξη ανθεκτικότητας από τα βακτήρια.

Η BiomX εξετάζει επίσης τη θεραπεία δερματικών λοιμώξεων (ατοπική δερματίτιδα), με έρευνα ακόμη σε προκλινικό στάδιο.

2. PHAXIAM Therapeutics (PHXM.PA)

Η εταιρεία με έδρα τη Γαλλία προέκυψε από τη συγχώνευση τον Ιούνιο 2023 των εταιρειών Pherecydes Pharma και Erytech Pharma , εστιασμένων στα φάγα.

Η σειρά προϊόντων της εταιρείας εστιάζει σε βακτήρια που στοχεύουν επίσης η BiomX, Staphylococcus aureus και Pseudomonas aeruginosa, καθώς και Escherichia coli.

Οι περισσότερες κλινικές δοκιμές φάσης 2 αναμένεται να ξεκινήσουν το 2025.

Πηγή: Phaxiam

Η ερευνητική και ανάπτυξη της εταιρείας φαίνεται υποσχόμενη, αλλά η πτώση της τιμής της μετοχής τα τελευταία χρόνια υποδηλώνει ανησυχίες των επενδυτών σχετικά με τη χρηματοοικονομική της σταθερότητα. Τον Απρίλιο 2024, ανακοίνωσε ότι διαθέτει ρευστό που θα διαρκέσει μόνο μέχρι τον Σεπτέμβριο 2024, και βρίσκεται σε «Ανασκόπηση επιλογών για περαιτέρω επέκταση του χρηματοοικονομικού ρευστού».