Nehmen Sie sich einen Moment und denken Sie an einen Virus. Was fällt Ihnen dazu ein? Krankheit? Angst? Vermutlich etwas Unangenehmes. Dennoch sind Viren nicht alle gleich. Einige verursachen verheerende Krankheiten. Doch andere tun genau das Gegenteil: sie können Krankheiten heilen. Diese Viren heißen "Phagen".
Take a moment and think about a virus. What comes to your mind? An illness? A fear? Probably something really unpleasant. And yet, viruses are not all the same. It's true, some of them cause devastating disease. But others can do the exact opposite -- they can cure disease. These viruses are called "phages."
Das erste Mal hörte ich 2013 von ihnen. Mein Schwiegervater, ein Chirurg, erzählte mir von seiner Patientin. Die Frau hatte eine Knieverletzung, brauchte mehrere Eingriffe, und im Laufe dieser bekam sie eine chronische, bakterielle Infektion in ihrem Bein. Leider sprachen die Bakterien, welche die Infektion verursachten, auf kein verfügbares Antibiotikum an. An diesem Punkt ist Amputation normalerweise die einzige Lösung, um die Ausbreitung der Infektion aufzuhalten. Mein Schwiegervater suchte verzweifelt nach einer anderen Lösung und beantragte eine experimentelle Behandlungsmethode mit Phagen. Wissen Sie was? Es funktionierte. Drei Wochen nach der Behandlung mit Phagen war die chronische Infektion geheilt, wo zuvor kein Antibiotikum gewirkt hatte. Ich war fasziniert von diesem komischen Konzept: Viren heilen eine Infektion. Bis heute fasziniert mich das medizinische Potenzial der Phagen. Tatsächlich kündigte ich letztes Jahr meinen Job, um ein Biotech-Unternehmen zu gründen.
Now, the first time I heard about phages was back in 2013. My father-in-law, who's a surgeon, was telling me about a woman he was treating. The woman had a knee injury, required multiple surgeries, and over the course of these, developed a chronic bacterial infection in her leg. Unfortunately for her, the bacteria causing the infection also did not respond to any antibiotic that was available. So at this point, typically, the only option left is to amputate the leg to stop the infection from spreading further. Now, my father-in-law was desperate for a different kind of solution, and he applied for an experimental, last-resort treatment using phages. And guess what? It worked. Within three weeks of applying the phages, the chronic infection had healed up, where before, no antibiotic was working. I was fascinated by this weird conception: viruses curing an infection. To this day, I am fascinated by the medical potential of phages. And I actually quit my job last year to build a company in this space.
Was ist eine Phage? Dieses Bild wurde mit Hilfe eines Elektronenmikroskops aufgenommen. Das bedeutet, was wir hier sehen ist in Wirklichkeit extrem klein. Das körnige Ding in der Mitte, mit dem Kopf, dem langen Körper und einigen Beinchen -- das ist eine prototypische Phage. In gewisser Weise süß.
Now, what is a phage? The image that you see here was taken by an electron microscope. And that means what we see on the screen is in reality extremely tiny. The grainy thing in the middle with the head, the long body and a number of feet -- this is the image of a prototypical phage. It's kind of cute.
(Lachen)
(Laughter)
Betrachten Sie Ihre Hand. Unser Team schätzt, dass Sie mehr als 10 Milliarden Phagen auf jeder ihrer Hände haben. Was haben sie dort zu suchen?
Now, take a look at your hand. In our team, we've estimated that you have more than 10 billion phages on each of your hands. What are they doing there?
(Lachen)
(Laughter)
Viren sind gut im Infizieren von Zellen. Phagen sind super im Infizieren von Bakterien. Ihre Hand, wie ein großer Teil unseres Körpers, ist eine Brutstätte für bakterielle Aktivität, was sie zum perfekten Jagdrevier für Phagen macht. Denn schließlich jagen Phagen Bakterien. Es ist wichtig zu wissen, dass Phagen extrem selektive Jäger sind. Typischerweise infiziert eine Phage nur eine einzige Bakterienart. Die Phage in dieser Darstellung jagt ein Bakterium namens Staphylococcus aureus, das in seiner medikamentenresistenten Form als MRSA bekannt ist. Es verursacht Haut- oder Wundinfektionen.
Well, viruses are good at infecting cells. And phages are great at infecting bacteria. And your hand, just like so much of our body, is a hotbed of bacterial activity, making it an ideal hunting ground for phages. Because after all, phages hunt bacteria. It's also important to know that phages are extremely selective hunters. Typically, a phage will only infect a single bacterial species. So in this rendering here, the phage that you see hunts for a bacterium called Staphylococcus aureus, which is known as MRSA in its drug-resistant form. It causes skin or wound infections.
Die Phage jagt mit ihren Beinchen. Die Beinchen sind eigentlich hoch-empfindliche Rezeptoren, die die richtige Oberfläche auf einer Bakterienzelle suchen. Sobald sie die finden, hängt sich die Phage an die Zellwand des Bakteriums und injiziert ihre DNA. Die DNA sitzt im Kopf der Phage und wandert durch den langen Körper in das Bakterium. An diesem Punkt reprogrammiert die Phage das Bakterium, sodass es viele neue Phagen produziert. Das Bakterium wird somit zur Phagen-Fabrik. Sobald sich in etwa 50-100 Phagen in der Bakterienzelle angesammelt haben, können die Phagen ein Protein freisetzen, das die Zellwand des Bakteriums zerstört. Das Bakterium platzt, die Phagen schwärmen aus und jagen nach einem neuen infizierbaren Bakterium.
The way the phage hunts is with its feet. The feet are actually extremely sensitive receptors, on the lookout for the right surface on a bacterial cell. Once it finds it, the phage will latch on to the bacterial cell wall and then inject its DNA. DNA sits in the head of the phage and travels into the bacteria through the long body. At this point, the phage reprograms the bacteria into producing lots of new phages. The bacteria, in effect, becomes a phage factory. Once around 50-100 phages have accumulated within the bacteria cell, the phages are then able to release a protein that disrupts the bacteria cell wall. As the bacteria bursts, the phages move out and go on the hunt again for a new bacteria to infect.
Verzeihung, das klang wahrscheinlich nach einem gruseligen Virus. Aber es ist genau diese Fähigkeit der Phagen -- die Vermehrung im Bakterium und es dann zu töten -- die sie aus medizinischer Sicht so interessant macht. Was ich außerdem extrem interessant finde, ist der Umfang in dem dies geschieht. Vor nur fünf Jahren hatte ich keine Ahnung von Phagen. Heute würde ich sagen, dass sie Teil eines natürlichen Prinzips sind. Phagen und Bakterien gehen auf die ersten Tage der Evolution zurück. Sie haben immer zusammen existiert und einander unter Kontrolle gehalten. Es ist die Geschichte von Yin und Yang, dem Jäger und der Beute, auf mikroskopischem Niveau. Einige Wissenschaftler schätzen sogar, dass Phagen die zahlreichsten Organismen auf unserem Planeten sind. Bevor wir also weiter über ihr medizinisches Potenzial sprechen, sollte jeder etwas über Phagen und ihre Rolle auf der Erde wissen: sie jagen, infizieren und töten Bakterien.
Now, I'm sorry, this probably sounded like a scary virus again. But it's exactly this ability of phages -- to multiply within the bacteria and then kill them -- that make them so interesting from a medical point of view. The other part that I find extremely interesting is the scale at which this is going on. Now, just five years ago, I really had no clue about phages. And yet, today I would tell you they are part of a natural principle. Phages and bacteria go back to the earliest days of evolution. They have always existed in tandem, keeping each other in check. So this is really the story of yin and yang, of the hunter and the prey, at a microscopic level. Some scientists have even estimated that phages are the most abundant organism on our planet. So even before we continue talking about their medical potential, I think everybody should know about phages and their role on earth: they hunt, infect and kill bacteria.
Wie kommt es, dass es etwas gibt, das in der Natur so gut funktioniert, täglich um uns herum passiert, und doch existiert in meisten Teilen der Welt kein Medikament, dass dieses Prinzip gegen bakterielle Infektionen einsetzt? Die einfache Antwort: Bisher hat noch niemand ein solches Medikament entwickelt. Zumindest keines, das westlichen Regulierungen standhält, die die Norm für viele Länder setzen. Um zu verstehen warum, müssen wir in der Zeit zurückreisen.
Now, how come we have something that works so well in nature, every day, everywhere around us, and yet, in most parts of the world, we do not have a single drug on the market that uses this principle to combat bacterial infections? The simple answer is: no one has developed this kind of a drug yet, at least not one that conforms to the Western regulatory standards that set the norm for so much of the world. To understand why, we need to move back in time.
Das ist ein Bild von Félix d'Herelle. Die Entdeckung der Phagen wird ihm und einem zweiten Forscher zugeschrieben. Nur, dass er, als er sie 1917 entdeckte, keine Ahnung hatte, was er da entdeckt hatte. Er war an der Bakterienruhr interessiert. Einer bakterielle Infektion, die starken Durchfall verursacht und damals vielen Menschen das Leben kostete, da es noch kein Heilmittel für bakterielle Infektionen gab. Er untersuchte Proben von Patienten, die diese Krankheit überlebt hatten. Und er entdeckte, dass etwas Merkwürdiges passierte. Etwas in den Proben tötete die Bakterien, die die Krankheit angeblich verursachten.
This is a picture of Félix d'Herelle. He is one of the two scientists credited with discovering phages. Except, when he discovered them back in 1917, he had no clue what he had discovered. He was interested in a disease called bacillary dysentery, which is a bacterial infection that causes severe diarrhea, and back then, was actually killing a lot of people, because after all, no cure for bacterial infections had been invented. He was looking at samples from patients who had survived this illness. And he found that something weird was going on. Something in the sample was killing the bacteria that were supposed to cause the disease.
Um herauszufinden, was los war, machte er ein geniales Experiment. Er nahm die Probe, filterte sie so lange bis er sicher war, dass nur etwas sehr Kleines übrig bleiben konnte, nahm dann einen kleinen Tropfen und gab ihn zu frisch gezüchteten Bakterien. Er beobachtete, dass innerhalb einiger Stunden die Bakterien getötet worden waren. Er wiederholte den Vorgang: filtern, einen kleinen Tropfen nehmen, ihn zu dem nächsten Schwung Bakterien dazugeben. Er wiederholte dies 50 Mal, immer mit dem selben Effekt. An diesem Punkt zog er zwei Schlussfolgerungen. Erstens, das Offensichtliche: ja, etwas tötete die Bakterien und es war in der Flüssigkeit. Das Andere: es musste biologisch sein, weil ein kleiner Tropfen reichte, um eine große Auswirkung zu haben. Er nannte den gefundenen Wirkstoff: "unsichtbare Mikrobe" und nannte sie "Bakteriophage", was wörtlich übersetzt "Bakterienfresser" heißt. Das ist übrigens eine der grundlegendsten Entdeckungen der modernen Mikrobiologie. So viele moderne Verfahren gründen in unserem Verständnis über Phagen -- im Genome Editing und auch in anderen Bereichen. Gerade heute war die Ausschreibung des Nobel Preis für Chemie für zwei Wissenschaftler, die mit Phagen arbeiten und Medikamente entwickeln.
To find out what was going on, he did an ingenious experiment. He took the sample, filtered it until he was sure that only something very small could have remained, and then took a tiny drop and added it to freshly cultivated bacteria. And he observed that within a number of hours, the bacteria had been killed. He then repeated this, again filtering, taking a tiny drop, adding it to the next batch of fresh bacteria. He did this in sequence 50 times, always observing the same effect. And at this point, he made two conclusions. First of all, the obvious one: yes, something was killing the bacteria, and it was in that liquid. The other one: it had to be biologic in nature, because a tiny drop was sufficient to have a huge impact. He called the agent he had found an "invisible microbe" and gave it the name "bacteriophage," which, literally translated, means "bacteria eater." And by the way, this is one of the most fundamental discoveries of modern microbiology. So many modern techniques go back to our understanding of how phages work -- in genomic editing, but also in other fields. And just today, the Nobel Prize in chemistry was announced for two scientists who work with phages and develop drugs based on that.
In den 1920er und 1930er Jahren erkannten die Menschen das medizinische Potenzial der Phagen. Schließlich, obgleich unsichtbar, hatte man etwas, das Bakterien verlässlich tötete. Unternehmen, die es heute noch gibt, wie Abbott, Squibb oder Lilly, verkauften Phagen-Präparate. Doch der Weg von einer unsichtbaren Mikrobe zu einem verlässlichen Medikament ist sehr schwer. Man stelle sich die Arzneimittelbehörde vor, wenn Sie denen von einem unsichtbaren Virus erzählen, den Sie Patienten geben wollen. Als chemische Antibiotika in den 1940ern herauskamen, veränderten sie alles. Und er spielte eine wichtige Rolle.
Now, back in the 1920s and 1930s, people also immediately saw the medical potential of phages. After all, albeit invisible, you had something that reliably was killing bacteria. Companies that still exist today, such as Abbott, Squibb or Lilly, sold phage preparations. But the reality is, if you're starting with an invisible microbe, it's very difficult to get to a reliable drug. Just imagine going to the FDA today and telling them all about that invisible virus you want to give to patients. So when chemical antibiotics emerged in the 1940s, they completely changed the game. And this guy played a major role.
Das ist Alexander Fleming. Er bekam den Nobel Preis für Medizin für seinen Beitrag zur Entwicklung des ersten Antibiotikums, Penizillin. Antibiotika und Phagen funktionieren sehr unterschiedlich. Der Großteil hemmt das Wachstum von Bakterien und es ist ihnen egal, welche Art von Bakterien das sind. Die sogenannten Breitbandantibiotika helfen sogar gegen eine ganze Reihe von Bakterien. Verglichen mit Phagen, die sehr spezifisch gegen eine Art von Bakterien wirken, ist das ein offensichtlicher Vorteil.
This is Alexander Fleming. He won the Nobel Prize in medicine for his work contributing to the development of the first antibiotic, penicillin. And antibiotics really work very differently than phages. For the most part, they inhibit the growth of the bacteria, and they don't care so much which kind of bacteria are present. The ones that we call broad-spectrum will even work against a whole bunch of bacteria out there. Compare that to phages, which work extremely narrowly against one bacterial species, and you can see the obvious advantage.
Das muss damals gewesen sein, wie ein wahr-gewordener Traum. Einem Patienten mit Verdacht auf eine bakterielle Infektion gab man ein Antibiotikum und ohne mehr über die Bakterien wissen zu müssen, welche die Krankheit verursachten, genasen viele der Patienten. Während wir also immer mehr Antibotika entwickelten wurden sie, zu Recht, die Standardtherapie für bakterielle Infektionen. Sie haben unglaublich zu unserer Lebenserwartung beigetragen. Heute können wir komplexe medizinische Eingriffe und Operationen nur wegen Antibiotika durchführen, ohne zu riskieren, dass der Patient am nächsten Tag an einer bakteriellen Infektion stirbt.
Now, back then, this must have felt like a dream come true. You had a patient with a suspected bacterial infection, you gave him the antibiotic, and without really needing to know anything else about the bacteria causing the disease, many of the patients recovered. And so as we developed more and more antibiotics, they, rightly so, became the first-line therapy for bacterial infections. And by the way, they have contributed tremendously to our life expectancy. We are only able to do complex medical interventions and medical surgeries today because we have antibiotics, and we don't risk the patient dying the very next day from the bacterial infection that he might contract during the operation.
Also haben wir Phagen, vor allem in der westlichen Medizin, vergessen. Die Vorstellung während meiner Kindheit war großteils: Wir haben mit Antibiotika die Lösung für bakterielle Infektionen gefunden. Heute wissen wir natürlich, dass das falsch ist. Die meisten haben schon von Superbazillen gehört. Das sind Bakterien, die resistent sind gegen viele, wenn nicht alle, der existierenden Antibiotika zur Behandlung dieser Infektion.
So we started to forget about phages, especially in Western medicine. And to a certain extent, even when I was growing up, the notion was: we have solved bacterial infections; we have antibiotics. Of course, today, we know that this is wrong. Today, most of you will have heard about superbugs. Those are bacteria that have become resistant to many, if not all, of the antibiotics that we have developed to treat this infection.
Wie ist es so weit gekommen? Tja, wir waren nicht so schlau, wie wir dachten. Wir begannen Antibiotika überall zu verwenden -- in Kliniken, zur Behandlung und Vorbeugung; privat, gegen Erkältungen; auf Farmen, um die Tiere gesund zu halten -- und die Bakterien passten sich an. Den Angriff von Antibiotika, die sie überall umgaben, überlebten nur jene Bakterien, die sich am besten anpassten. Heute nennen wir sie "multiresistente Bakterien". Ich präsentiere Ihnen eine verstörende Zahl. Laut einer aktuellen Studie der britischen Regierung wird geschätzt, dass bis 2050 jährlich 10 Millionen Menschen an multiresistenten Infektionen sterben könnten. Verglichen mit den heutigen 8 Millionen Krebstoten pro Jahr, ist das eine beängstigende Zahl.
How did we get here? Well, we weren't as smart as we thought we were. As we started using antibiotics everywhere -- in hospitals, to treat and prevent; at home, for simple colds; on farms, to keep animals healthy -- the bacteria evolved. In the onslaught of antibiotics that were all around them, those bacteria survived that were best able to adapt. Today, we call these "multidrug-resistant bacteria." And let me put a scary number out there. In a recent study commissioned by the UK government, it was estimated that by 2050, ten million people could die every year from multidrug-resistant infections. Compare that to eight million deaths from cancer per year today, and you can see that this is a scary number.
Die gute Nachricht ist, dass Phagen immer noch da sind. Und ich sage Ihnen, Multiresistenz kann sie nicht beeindrucken.
But the good news is, phages have stuck around. And let me tell you, they are not impressed by multidrug resistance.
(Lachen)
(Laughter)
Sie töten und jagen immer noch gerne die Bakterien um uns herum. Und sie sind selektiv geblieben, was heute eine sehr gute Sache ist. Wir können ein bakterielles Pathogen, dass eine Entzündung verursacht, in vielen Umgebungen verlässlich identifizieren. Ihre Selektivität wird uns helfen, Nebenwirkungen zu vermeiden, die häufig mit Breitbandantibiotika in Verbindung gebracht werden. Die wahrscheinlich beste Nachricht ist: sie sind nicht länger unsichtbar. Wir können sie uns ansehen. Das haben wir gemeinsam getan. Wir können ihre DNA sequenzieren. Wir verstehen wie sie sich vermehren und kennen die Grenzen. Wir sind auf dem Weg, starke und verlässliche Phagen-basierte Arzneimittel zu entwickeln.
They are just as happily killing and hunting bacteria all around us. And they've also stayed selective, which today is really a good thing. Today, we are able to reliably identify a bacterial pathogen that's causing an infection in many settings. And their selectivity will help us avoid some of the side effects that are commonly associated with broad-spectrum antibiotics. But maybe the best news of all is: they are no longer an invisible microbe. We can look at them. And we did so together before. We can sequence their DNA. We understand how they replicate. And we understand the limitations. We are in a great place to now develop strong and reliable phage-based pharmaceuticals.
Und das passiert auf der ganzen Welt. Mehr als 10 Biotech-Unternehmen, unseres eingeschlossen, entwickeln Human-Phagen-Anwendungen gegen bakterielle Infektionen. Einige klinische Studien werden in den USA und Europa in die Wege geleitet. Ich bin überzeugt: wir sind am Rande einer Renaissance der Phagen-Therapie. Für mich sieht die richtige Weise Phagen abzubilden so aus.
And that's what's happening around the globe. More than 10 biotech companies, including our own company, are developing human-phage applications to treat bacterial infections. A number of clinical trials are getting underway in Europe and the US. So I'm convinced that we're standing on the verge of a renaissance of phage therapy. And to me, the correct way to depict the phage is something like this.
(Lachen)
(Laughter)
Für mich sind Phagen die Superhelden, auf die wir gewartet haben, in unserem Kampf gegen multiresistente Infektionen.
To me, phages are the superheroes that we have been waiting for in our fight against multidrug-resistant infections.
Wenn Sie also das nächste Mal an einen Virus denken, denken Sie an dieses Bild. Schließlich könnte eine Phage eines Tages ihr Leben retten.
So the next time you think about a virus, keep this image in mind. After all, a phage might one day save your life.
Danke.
Thank you.
(Applaus)
(Applause)