Bakteerifagit voivat vähentää hydraulisen särkytyksen aiheuttamaa haittaa, kiistanalainen käytäntö

Bioteknologia fossiilisten polttoaineiden saastumisen rajoittamiseksi

The rise of shale oil & gas production in the US has been a major change in the global energy landscape. It single-handedly reverted the decline in US production, as conventional oil & gas fields production started declining in the 1970s.

Lähde: EIA

Shale-öljytuotanto aiheuttaa myös valtavan vesikulutuksen, sillä 1,3 miljardia tynnyriä vettä käytetään tuotantokaivojen stimuloimiseen, sekä vuosittainen tuotettu vesi (PW) -määrä on 1,6 miljardia tynnyriä.

Tämä tuotettu vesi (PW) on shale-teollisuuden tärkein ympäristöjätte, (jättäen huomiotta hiili- ja metaanipäästöt). Se sisältää ioneja (suoloja) sekä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC), hiilivetyjä ja muita orgaanisia yhdisteitä, muodostaen hyvin monimutkaisen kemiallisen seoksen. Tämä seos on myös täydellinen kasvualusta bakteereille.

Tällä hetkellä PW käsitellään usein ja injektoidaan takaisin öljykaivoihin auttamaan paineen ylläpitämisessä shale-öljyvarannossa. Ongelma on, että bakteerien lisääntyminen voi aiheuttaa monia ongelmia, kuten putkien korroosiota, jonka aiheuttaa Pseudomonas aeruginosa hapettamalla rautaa, sekä Bacillus megaterium hajottamassa hiilivetyjä, mikä on itse shale-öljyn nostamisen tavoite.

Ratkaisemiseksi PW desinfioidaan monilla menetelmillä, kuten hapettavilla aineilla (otsoni, permanganaatti ja vetyperoksidi) tai glutaraldehydillä, hypokloriitilla, perasetyylihappolla ja muilla biocideilla; kaikki nämä yhdisteet ovat energiatehokkaita tuottaa ja voivat itse olla saastuttavia.

Pahimmaksi bakteerit kehittyvät nopeasti sopeutuakseen niihin, mikä vaatii yhä korkeampia pitoisuuksia tehokkuuden ylläpitämiseksi. Tämä on samankaltaista kuin antibioottiresistenssin ilmaantuminen sairaaloissa.

Uusi bakteereita tappava tyyppi, virusten luokka nimeltä bakteerifagi, voitaisiin hyödyntää ongelman ratkaisemiseksi.

(keskustelimme bakteerifageista antibioottiresistenssin ja terapian yhteydessä artikkelissa “Luo elävät antibiootit: BiomX vs Armata (PHGE ) ”)

Bakteerifagit bakteereja vastaan

Bakteerifagit ovat viruksia, jotka on erikoistuneet infektoimaan bakteereja, eikä ne vahingoita muita elämänmuotoja. Ne lisääntyvät injektoimalla geneettisen materiaalinsa bakteereihin, pakottaen ne tuottamaan lisää bakteerifageja.

Ne toimivat ‘lukko‑avaimet’ -järjestelmän avulla, pääasiassa riippuen fagin vuorovaikutuksesta bakteerisolun pinnalla olevien reseptorien kanssa. Tämä tarkoittaa, että useimmat bakteerifagit ovat erittäin erikoistuneita, usein kohdistuen vain yhteen bakteerilajiin.

Koska bakteerifagit ovat itse asiassa “elossa”, ne voivat kehittyä yhdessä bakteerien kanssa ja sopeutua lähes kaikkiin vastarakoihin, jotka ilmestyvät kemikaaleja tai antibiootteja käytettäessä.

Lähde: Britannica

Bakteerifagit tunnetaan myös toimivan vihamielisissä ympäristöissä, kuten suolaisessa vedessä, korkeissa lämpötiloissa tai äärimmäisissä pH-olosuhteissa. Ne saattavat siis olla täydellinen vaihtoehto bakteerien tappamiseen shale-tuotetussa vedessä.

Bakteerifagit jäteveden puhdistamiseen

Texasin yliopiston ja Dominikaanisen tasavallan Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureñan tutkijat ovat tutkineet bakteerifagien potentiaalia Pseudomonas aeruginosa ja Bacillus megaterium vastaan. Nämä kaksi bakteeria valittiin niiden roolin vuoksi shale-vesiprosessoinnin ongelmiin sekä niiden kaupallisesti saatavilla olevien bakteerifagien takia.

Tutkijat osoittivat, että fagejen läsnäollessa P. aeruginosa ei kyennyt lisääntymään jätevedessä. B. megaterium osalta kahden fagilajin, Slashin ja Palmerin, seos on osoittautunut tehokkaammaksi kuin yksittäinen fagehoito bakteerin poistamiseksi.

Bakteerifagien tulevaisuuden kehitys

Jotta tämä ratkaisu voitaisiin ottaa laajemmin käyttöön, tarvitaan fagien massatuotantoa ja protokollaa niiden sisällyttämiseksi shale-jäteveden käsittelyyn.

Toinen rajoitus on, että jokainen bakteerifagi on erittäin spesifinen tietylle bakteerilajille, joten muiden bakteerien kohdentaminen edellyttää suurempaa fagipankkia ja enemmän kaupallisesti saatavilla olevia fageja kuin tällä hetkellä on.

Joka tapauksessa tämä todistaa biologisen vaihtoehdon potentiaalin shale-tuotetun veden käsittelyssä, vähentäen merkittävästi saastuttavien ja energiaintensiivisten kemiallisten hoitojen tarvetta.

Bakteerifagiyritykset

Monet yritykset kehittävät bakteerifagiteknologiaa, mutta vain muutama on julkisesti noteerattu. Useimmat keskittyvät terapeuttisiin sovelluksiin, sillä ne ovat paljon kannattavampi markkina, vaikka niihin kohdistuu myös tiukemmat sääntelyvaatimukset.

Lähde: Pharmaceutical Technology

1.  BiomX

BiomX on bakteerifagiyritys, joka keskittyy hoitamaan antibioottiresistenttejä infektioita, jotka liittyvät kystiseen fibroosiin ja Staphylococcus aureus -infektioihin diabeteksen aiheuttamassa jalkaoireessa (DFO).

Yhdysvalloissa ja Länsi-Euroopassa on 17 000 kystisen fibrosikantaa, joilla on kroonisia PsA-infektioita, mikä luo maailmanlaajuisen kaupallisen mahdollisuuden, jonka arvo on 1,6 miljardia dollaria.

DFO on syynä suurimmalle osalle 160 000 alaraajojen amputaatioista diabetesta sairastavilla potilailla vuosittain Yhdysvalloissa, mikä luo maailmanlaajuisen kaupallisen mahdollisuuden, jonka arvo on 2 miljardia dollaria.

Lähde: Biomx

Maaliskuussa 2024 se fuusioitiin kilpailijansa Adaptive Phage Therapeuticsin kanssa, mikä antoi sille kaksi tuotetta kliinisen tutkimuksen vaiheessa II, ja tuloksia odotetaan vuonna 2025.

Lähde: Biomx

Alkuperäiset kliiniset tulokset ovat olleet lupaavia, mukaan lukien biofilmien läpäisy (keskeinen ongelma DFO-hoidon epäonnistumisissa) ja hyvä turvallisuusprofiili, sekä bakteerien resistenssin kehittymättömyys.

BiomX tutkii myös hoitoa ihotulehduksiin (atopinen dermatitti), ja tutkimus on edelleen esikliinisessä vaiheessa.

2. PHAXIAM Therapeutics (PHXM.PA)

Ranskalainen Phaxiam on tulosta kesäkuussa 2023 tapahtuneesta fuusiosta, jossa yhdistyivät fageihin keskittyvät yritykset Pherecydes Pharma ja Erytech Pharma .

Yrityksen kehitysputki keskittyy bakteereihin, joita BiomX myös kohdistaa, kuten Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa sekä Escherichia coli.

Suurin osa vaihe 2 -kliinisistä tutkimuksista odotetaan käynnistyvän vuonna 2025.

Lähde: Phaxiam

Yrityksen T&K-pipeline vaikuttaa lupaavalta, mutta osakekurssin lasku viime vuosina osoittaa sijoittajien huolen sen taloudellisesta vakaudesta. Huhtikuussa 2024 se ilmoitti, että kassavarat riittävät vain syyskuuhun 2024, ja että se “tutkii vaihtoehtoja kassavaran pidentämiseksi edelleen”.