Бактериофагите в медицината

Консуматори на бактерии

Всички същества, които живеят на земята, има микроскопични паразити - вируси. Има своите вируси и бактерии. бактериална цикъл вирусната репликация неизбежно завършва със смъртта на микроба. За да се подчертае тази функция, един от откривателите на този ефект, Феликс D'Erel, излезе със специално име - "бактериофаги" на гръцки - "Пчелояди бактерии".

Фото взето с електронен микроскоп,
Това показва процес за определяне на бактериофаги (coliphage Т1) върху повърхността на бактерията Е. коли.

В края на ХХ век, стана ясно, че бактерията със сигурност ще доминират в биосферата на Земята, представляваща повече от 90% от биомаса. Всеки тип има редица специализирани видове вируси. Според предварителните оценки, броят на видовете от бактериофаги е около 10 15. За да се разбере мащаба на тази цифра, можем да кажем, че ако всеки човек на Земята ще бъде отворен всеки ден една нова бактериофаг, след описание на всички свои необходими 30 години.

По този начин, бактериофагите - най-малко познати създания в нашата биосфера. Повечето от известните бактериофагите днес принадлежи на ред Caudovirales - опашати вирусите. Тези частици са с размер от 50 до 200 пМ. Опашката различни дължини и форми осигурява прикрепване на вируса към повърхността на бактерията гостоприемник, главата (капсид) служи като хранилище за геном. Геномна ДНК кодира структурни протеини, които образуват "тяло" на бактериофаг, и протеините, които осигуряват размножаване фаг в клетката по време на инфекция.

Можем да кажем, че бактериофаги - естествено срещащ високотехнологични nanoobject. Например, опашките на фаги са "молекулно спринцовка", който пронизва стена на бактериите, и чрез рязане, инжектира нейната ДНК в клетката. От този момент започва инфекциозен цикъл. Следващите му стъпки се състоят от превключване жизнените функции бактерии на бактериофаг поддържане, размножаване на неговия геном, изграждането на множество копия на вирусни мембрани, опаковането им в ДНК на вируса, и накрая разрушаването (лизис) на клетката гостоприемник.

Бактериофаг - това не е живо същество, и молекулярните наномашини, създадени от природата.
Опашката на бактериофаг - спринцовка, която пронизва стена на бактерии и инжектира вирусна ДНК
която се съхранява в главата (капсид), вътре в клетката.

На всеки етап, има много нюанси, които имат дълбок еволюционен и екологично значение. В крайна сметка, бактерии и паразити вирусни съжителстват стотици милиони, ако не и милиарди години. И тази борба за оцеляване не е приключила нито пълно унищожение на едноклетъчни или общо придобиване на устойчивост на фагите и неконтролирано размножаване на бактерии.

В допълнение към постоянното усъвършенстване на механизмите за защита на конкуренцията в бактерии и вирусни атаки са причинили на съществуващия баланс може да се счита и че бактериофагите са се специализирали в тяхната инфекциозни действие. Ако има голяма колония от бактерии, където жертвите си ще открият и следващото поколение на фагите, които унищожават бактериите литиеви (убие буквално - разтваряне) фагите са бързо и непрекъснато.

Ако потенциалните жертви не е достатъчно, или на външната среда не е много подходящ за ефективното размножаването на фагите, се получава предимството фагите лизогенно цикъл на развитие. В този случай, след въвеждането на ДНК фаги в бактерията не веднага започва механизма на инфекция и съществува път в клетката в пасивно състояние, често прониква в бактериалния геном.

В това състояние, профаги вирус може да оцелее за дълго, ще заедно с хромозомни бактерии циклите на клетъчно деление. И само когато бактерията навлиза в благоприятна среда за размножаване, активира спадаща цикъл на инфекция. Тук, когато ДНК на фага се освобождава от бактериална хромозома, често заловен и съседните части на бактериалния геном, и съдържанието им по-късно могат да бъдат прехвърлени следните бактерии, бактериофагът които инфектират. Този процес (трансдукция гени) се счита за най-важните средства за обмен на информация между прокариоти - организми без клетъчни ядра.

Как бактериофагите

Всички тези молекулярни тънкости не са известни по време на второто десетилетие на ХХ век, когато те са били открити "невидимите инфекциозни агенти, които унищожават бактериите." Но дори и без електронен микроскоп, чрез които в края на 1940 е първият, който получи снимки на бактериофаги, беше ясно, че те са в състояние да убиват бактерии, включително и патогени. Този имот веднага бе заявена от медицината.

Първите опити за лечение на дизентерия фагите, инфекции на рани, холера, коремен тиф и дори язва са извършени достатъчно внимателно и успех изглежда доста убедително. Но след началото на масовото производство и използване на фаг препарати еуфория отстъпи място на разочарование. Фактът, че такива бактериофаги, как да се произвеждат, пречистват и се прилагат техните дозирани форми, е известно много малко. Достатъчно е да се каже, че на теста в много промишлени fagopreparatah всъщност обикновено не бактериофаги доказано от резултатите, предприети в САЩ в края на 1920 година.

Проблемът с антибиотици

Виновни са предимно неконтролираното използване на антибиотици е не само лечебно, но и като превантивна мярка, а не само в медицината, но и в селското стопанство, хранително-вкусовата промишленост и всекидневния живот. В резултат на резистентност към тези лекарства началото произвежда не само патогенни бактерии, но и сред най-често срещаните микроорганизми, живеещи в почвата и водата, което ги прави "благоприятна".

Тези бактерии са комфортно съществуват в болници, уреждане, мебели, медицинско оборудване, понякога дори и дезинфекция на решения. При хората с отслабена имунна система, които в повечето болници, които те причиняват сериозни усложнения.

Бактериофагите и имунитет

От бактериофагите в природата безброй и те постоянно влизат в тялото на вода, въздух и храна, имунната система просто игнорира. Има дори хипотеза за симбиозата на бактериофагите в червата, регулира чревната микрофлора. За да се постигне определен имунен отговор може да се прилага само за продължителни високи дози от фаги.

Но по този начин е възможно да се постигне алергия към почти всяко вещество. И накрая, важно е, че бактериофагите не са скъпи. Проектиране и производство на препарат, състоящ се от точно съвпадащи с бактериофаг геноми напълно декриптираните култивирани от съвременните биотехнологични стандарти в някои щамове на бактерии в химически чисти среди и покрай високо пречистване, от порядъка по-евтино от сложни модерни антибиотици.

Това ви позволява бързо да се адаптират към променящите лекарства fagoterapevticheskie набори от патогенни бактерии и бактериофаги използват във ветеринарната медицина, където скъпи лекарства не са икономически обосновани.

На медицинската служба

Изглежда логично подновен интерес към използването на бактериофагите - естествени хищници бактерии - за лечение на инфекции. Всъщност, за "антибиотик ера" Десетилетие бактериофагите активно сервиране наука, но не и медицина, и основната молекулярна биология. Достатъчно е да се спомене, дешифриране "тризнаци" на процеса на рекомбинация генетичен код и ДНК. Сега за бактериофаги известни достатъчно висок, за да изберете фагите, които са подходящи за терапевтични цели.

По основателността на бактериофаги като потенциални лекарства са много. На първо място - това е тяхната безброй. Въпреки, че промяната на генетичния апарат на бактериофагите също е много по-лесно, отколкото бактерии, и още повече - в по-висшите организми, това не е необходимо. Винаги можете да вземете нещо подходящо в природата. Тя е по-скоро селекцията, обезпечаване търсените качества и желания възпроизвеждането на бактериофаги.

Това може да се сравни с отглеждането на вида на кучета - шейна, охрана, лов, ловни кучета, борба, декоративни ... Всички те са в едни и същи кучета, но са оптимизирани за определен вид дейност, на правилния човек. На второ място, строго специфични бактериофаги, означава, че те консумират само на определен тип бактерии без да пречи на нормалната микрофлора в този човек.

На трето място, когато бактериофаг е бактерия, която трябва да го унищожи в процеса на стартиране, за да възпроизведе жизнен цикъл. По този начин, не е толкова остър е въпрос на дозата. Четвърто, фагите не причиняват странични ефекти. Всички случаи на алергични реакции при използване на терапевтични бактериофаги са причинени от всички примеси, от които лекарството не е достатъчно почистват или токсини, освободени по време на масово смъртта на бактериите. Последният феномен, "Herxheimer ефект", много пациенти с антибиотици.

Две страни на монетата

За съжаление, недостатъци в здравните бактериофаги твърде много. Основният проблем произтича от достойнството - висока специфичност на фаги. Всяка бактериофаг инфектира добре определен вид бактерии, дори таксономична вид и брой тесни щамове видове. Относително казано, като че ли куче пазач започна да лае, облечена само в черни наметала разби висок два метра и не отговори на катерач у дома тийнейджър в шорти.

Следователно, за настоящите фагови препарати случаи на неефективно приложение. Лекарството е срещу специфичен набор от щамове и добре лечение стрептокок гърлото в Смоленск, може да бъде безсилни срещу всички признаци като ангина в Kemerovo. Заболяването е същото, причинена от същия зародиш, и Streptococcus щамове в различни региони са различни.

За увеличаване на използването на бактериофаг изисква точна диагноза на патогенни микроби, докато напрежението. Най-често срещаният метод за диагностика е сега - на засяване на културата - отнема време и изисква точност не го прави. Бързите методи - пишете чрез полимеразна верижна реакция или мас спектрометрия - въведени бавно, поради високата цена на оборудването и по-високи изисквания за квалификация лаборатория. В идеалния случай, изборът на медикамент фагови компоненти може да се направи срещу инфекцията на отделния пациент, но това е скъпо и на практика е неприемливо.

Друг важен недостатък на фагите - тяхната биологична природа. Освен това, бактериофаги за поддържане на заразност изисква специални условия за съхранение и транспортиране, че този метод на лечение, отваря вратата за множество спекулации на "чужда ДНК в човека." И въпреки че е известно, че бактериофаги, по принцип не може да зарази човешките клетки и се въвежда в нея тяхната ДНК да се промени общественото мнение не е лесно.

От биологична природа и е доста голям, в сравнение с лекарства с ниско молекулно тегло (по същия антибиотик), размера на ограничението предполага третият - проблема за доставка на бактериофага в тялото. Ако микробна инфекция се развива в места, където фага може да се прилага директно под формата на капки, спрей или клизми - върху кожата, отворени рани, изгаряния, лигавиците на носа и гърлото, ушите, очите, дебелото черво - това не е проблем.

Но ако се случи на инфекцията във вътрешните органи, положението е по-сложно. Случаи на успешно лечение на инфекции на бъбреците или далака в конвенционална орална лекарствена известен бактериофаг. Но относително голям механизъм проникване (100 нм) на фагови частици от стомаха в кръвния поток и във вътрешните органи е слабо разбран и се различава значително от пациент до пациент. Бактериофагите са безсилни срещу тези микроорганизми, които се развиват в клетките, като например туберкулоза и проказа патогени. Чрез стената на човешките клетки не могат да получат бактериофаги.

Трябва да се отбележи, че се противопостави на използването на бактериофаги и антибиотици за медицински цели, не трябва да бъде. В съвместната им действие се наблюдава взаимно усилване на антибактериален ефект. Това позволява, например, по-ниски дози на антибиотици за стойности, които не причиняват значителни странични ефекти. Следователно, механизмът за генериране на бактериална резистентност към двата компонента на комбинация лекарство е почти невъзможно.

Да се ​​разшири арсенала на антимикробни средства предоставя повече степени на свобода при избора на методи на лечение. По този начин, основана на науката за развитие на концепцията за използването на бактериофагите в антимикробна терапия - обещаващ посока. Бактериофагите са не толкова алтернатива като допълнение и укрепване на борбата срещу инфекции.

Прочетете статии по темата:

Грешка в текста?
Изберете го и натиснете Ctrl + Enter