Bakteriyofajlar Fracking’in Neden Olduğu Zararı Azaltebilir, Son Derece Tartışmalı Bir Uygulama

Fosil Yakıt Kirliliğini Sınırlamak İçin Biyoteknoloji

ABD’de şist petrol ve doğal gaz üretiminin artışı, küresel enerji manzarasında büyük bir değişiklik oldu. Bu, 1970’lerde konvansiyonel petrol ve doğal gaz sahalarının üretiminin düşmeye başlamasıyla ABD üretimindeki düşüşü tek başına tersine çevirdi.

Kaynak: EIA

Şist petrol üretimi aynı zamanda büyük su tüketimiyle de gelir; üretim kuyusu uyarımı için 1,3 milyar varil su kullanılır ve yıllık üretilen su (PW) hacmi 1,6 milyar varildir.

Bu üretilen su (PW), şist endüstrisinin ana çevresel atığıdır (karbon ve metan emisyonları hariç). İçinde iyonlar (tuzlar) ve uçucu organik bileşikler (VOC’ler), hidrokarbonlar ve diğer organik bileşikler bulunur ve çok karmaşık bir kimyasal karışım oluşturur. Bu karışım aynı zamanda bakteriler için mükemmel bir üreme ortamıdır.

Şu anda, PW genellikle işlenir ve şist petrol yatağındaki basıncı korumak için petrol kuyularına yeniden enjekte edilir. Sorun, bakteri çoğalmasının birçok problemi tetikleyebilmesidir; örneğin Pseudomonas aeruginosa demiri oksitleyerek boru korozyonuna, Bacillus megaterium ise hidrokarbonları parçalayarak şist petrol çıkarımının temel amacına zarar verir.

Bunu çözmek için, PW birçok yöntemle dezenfekte edilir; oksitleyici ajanlar (ozon, permanganat ve hidrojen peroksit) veya glutaraldehit, hipoklorit, perasetik asit ve diğer biyositler kullanılır; bu bileşiklerin üretimi enerji açısından maliyetlidir ve kendileri de kirlilik yaratabilir.

Dahası, bakteriler onlara uyum sağlamak için hızla evrimleşiyor ve verimliliği sürdürmek için giderek daha yüksek konsantrasyonlar gerekiyor. Bu, hastanelerde antibiyotik direncinin ortaya çıkmasına benzer.

Yeni bir bakteri öldürücü tipi, bakteriyofaj olarak adlandırılan bir virüs sınıfı, sorunu çözmek için kullanılabilir.

(bakteriyofajları antibiyotik direnci ve terapi bağlamında “Creating Living Antibiotics: BiomX vs Armata (PHGE ) ” başlıklı yazımızda tartıştık)

Bakteriyofajlar Bakterilere Karşı

Bakteriyofajlar, bakterileri enfekte etmekte uzmanlaşmış virüslerdir ve diğer yaşam formları için zararsızdır. Genetik materyallerini bakteriye enjekte ederek çoğalırlar ve bakteriyi daha fazla bakteriyofaj üretmeye zorlarlar.

‘Kilitle anahtar’ sistemiyle çalışırlar; temel olarak bakteriyofajın bakteriyel hücre yüzeyindeki reseptörlerle etkileşimine dayanır. Bu, çoğu bakteriyofajın son derece özelleşmiş olduğu ve genellikle yalnızca tek bir bakteri türünü hedef aldığı anlamına gelir.

Bakteriyofajlar kendileri de “yaşayan” oldukları için bakterilerle birlikte evrimleşebilir ve kimyasallar ya da antibiyotikler kullanıldığında ortaya çıkabilecek çoğu dirence uyum sağlayabilir.

Kaynak: Britannica

Bakteriyofajların tuzlu su, yüksek sıcaklık veya aşırı pH gibi zor ortamlarda bile çalışabildiği bilinmektedir. Bu nedenle şist üretim suyundaki bakterileri öldürmek için mükemmel bir seçenek olabilirler.

Bakteriyofajlar Atık Suyu Temizlemek İçin

Teksas Üniversitesi ve Dominik Cumhuriyeti’ndeki Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña araştırmacıları, Pseudomonas aeruginosa ve Bacillus megaterium’a karşı bakteriyofajların potansiyelini incelediler. Bu iki bakteri, şist su işleme sorunlarına katkıları ve onlara yönelik ticari olarak temin edilebilen bakteriyofajların bulunması nedeniyle seçildi.

Araştırmacılar, bakteriyofajların varlığında P. aeruginosa’nın atık suda çoğalamadığını gösterdiler. B. megaterium için ise Slash ve Palmer adlı iki bakteriyofaj türünün karışımı, tek bir bakteriyofaj tedavisinden daha etkili bir şekilde bakteriyi ortadan kaldırdı.

Bakteriyofajlarla Gelecek İlerleme

Bu çözümün daha yaygın olarak benimsenmesi için, bakteriyofajların büyük ölçekli üretimi ve şist atık suyu işleme sürecine entegre edilmesi için bir protokol gereklidir.

Başka bir sınırlama, her bakteriyofajın belirli bir bakteri türüne çok özgü olmasıdır; bu nedenle diğer bakterileri hedeflemek, mevcut durumdan daha büyük bir bakteriyofaj bankası ve daha fazla ticari bakteriyofaj gerektirecektir.

Her halükarda, bu durum şist üretim suyunun işlenmesinde biyolojik bir seçeneğin potansiyelini kanıtlamakta ve kirletici ve enerji yoğun kimyasal tedavi ihtiyacını büyük ölçüde azaltmaktadır.

Bakteriyofaj Şirketleri

Birçok şirket bakteriyofaj teknolojisi üzerinde çalışıyor, ancak sadece birkaç tanesi halka açık. Çoğu, daha karlı bir pazar olma eğiliminde oldukları için terapötik uygulamalara odaklanıyor; ancak bu alan aynı zamanda çok daha katı düzenlemelerle karşı karşıya.

Kaynak: Pharmaceutical Technology

1. BiomX

BiomX, kistik fibrozla ilgili antibiyotik dirençli enfeksiyonları ve diyabetik ayak osteomiyelitinde (DFO) Staphylococcus aureus enfeksiyonlarını tedavi etmeye odaklanan bir bakteriyofaj şirketidir.

ABD ve Batı Avrupa’da kronik PsA enfeksiyonları olan 17.000 kistik fibroz hastası bulunmakta ve bu, dünya çapında 1,6 milyar dolar potansiyel ticari fırsat yaratmaktadır.

DFO, ABD’de diyabetik hastalarda yılda 160.000 alt ekstremite amputasyonunun çoğunluğunun nedeni olup, dünya çapında 2 milyar dolar potansiyel ticari fırsat yaratmaktadır.

Kaynak: Biomx

Mart 2024’te, rakibi Adaptive Phage Therapeutics ile birleşti, bu da ona klinik denemelerin faz II aşamasında 2 ürün kazandırdı; sonuçların 2025’te beklenmesi planlanıyor.

Kaynak: Biomx

İlk klinik sonuçlar umut vericiydi; biofilm penetrasyonu (DFO tedavi başarısızlıklarının temel sorunu) ve iyi bir güvenlik profili içeriyor, ayrıca bakterilerde direnç gelişmemesi.

BiomX ayrıca cilt enfeksiyonları (atopik dermatit) tedavisi üzerinde de çalışıyor; araştırma hâlâ preklinik aşamada.

2. PHAXIAM Therapeutics (PHXM.PA)

Fransa merkezli Phaxiam, Haziran 2023’te phage odaklı şirketler Pherecydes Pharma ve Erytech Pharma’ nın birleşmesinin sonucudur.

Şirketin ürün hattı, BiomX’in hedeflediği bakteriler, Staphylococcus aureus ve Pseudomonas aeruginosa yanı sıra Escherichia coli üzerine odaklanmaktadır.

Faz 2 klinik denemelerinin çoğunun 2025’te başlatılması bekleniyor.

Kaynak: Phaxiam

Şirketin Ar-Ge hattı umut verici görünse de, son birkaç yıldaki hisse fiyatı düşüşü, yatırımcıların finansal istikrarı konusundaki endişelerini gösteriyor. Nisan 2024’te, nakit akışının yalnızca Eylül 2024’e kadar sürdüğünü duyurdu ve “nakit süresini daha da uzatmak için seçenekler inceleniyor” şeklinde bir açıklama yaptı.