Що таке бактеріофаги?

Бактеріофаги або фаги (від доктора.-Грека. φᾰγΩ - "Посуд") - віруси, вибірково впливають на бактеріальні клітини. Найчастіше бактеріофаги розмножуються всередині бактерій і викликають їх лізис. Як правило, бактеріофаг складається з білкової оболонки та генетичного матеріалу.

Історія

Англійський бактеріолог Фредерік Торс у статті 1915 описав інфекційне захворювання стафілококів, інфекційний агент пройшов через фільтри, і його можна було б переноситися з однієї колонії в іншу. Незалежно від образи Фредеріка, французько-канадський мікробіолог Фелікс-д`елл 3 вересня 1917 року повідомив про відкриття бактеріофагів. .

Після відкриття явищ бактеріофага, D`Елелл розвинув доктрину, що бактеріофаги патогенних бактерій, будучи їх паразитами, відіграють велику роль у патогенезі інфекцій, що забезпечують відновлення організму пацієнта, а потім створюючи специфічний імунітет. Ця ситуація привернула увагу багатьох дослідників до явища бактеріофага, яка повинна була знайти важливі засоби боротьби з найбільш небезпечними інфекційними захворюваннями людини та тварин у фагах. Також Фелікс-д`елл висунув припущення, що бактеріофаги мають корпускулярну природу. Однак лише після винаходу електронного мікроскопа вдалося побачити та досліджувати ультрудуцію фуги.

Бактеріофаги в природі

Бактеріофаги невидимо присутні скрізь у нашому світі - в океані, грунті, глибоководних джерелах, питної води та їжі. Вони є найбільш представленою формою життя на землі - з 10^{тридцять} до 10³² Фагові частки в біосфері - і відіграють ключову роль у збереженні балансу всіх досліджуваних екосистем. Бактеріофаги є природними регуляторами та бійцями з бактеріями та забезпечують динамічну рівновагу в природі, зберігаючи відносну постійність мікробного ландшафту в природі та обмежуючи зростання населення бактерій. Бактеріофаги присутні навіть у нашій їжі - щоденні бактеріофаги з їжею, в якій вони присутні природно, регулює мікробний баланс у організмі людини.

Знаменитий вчений D, Erell представив світові бактеріофагів як природні антибактеріальні агенти та пропонується використовувати їх для терапії - навіть до відкриття антибіотиків.

Класифікація

Дві групи бактеріофагів розрізняють: Помірний і вірулентний. Помірні фаги повільно помножуються всередині ураженої бактеріальної клітини, передаються всередині бактеріальної колонії з покоління до покоління, періодично руйнуючи мікробні клітини. Такий ефект називається лізогенним. Влюблені фаги, що потрапляють в мікрооргову клітку, починають швидко помножити, що призводить до швидкого загибелі інфікованої клітини. Такий ефект називається літією.

Які проблеми вирішують препарати бактеріофагів?

один.Ефективна боротьба з бактеріальними інфекціями

Дозвольте ефективно справлятися з бактеріальними інфекціями без ризику розвитку ускладнень для печінки, нирок та інших життєво важливих органів, що піддаються шкідливому дії звичайних антибактеріальних агентів.

2.Посилення дії антибіотиків

При використанні з антибіотиком, ефективність останнього може покращити.

3.Знищити тільки шкідливі бактерії

Знищити шкідливі бактерії і зберігають свої власні, "корисні" бактерії для нас (кишкова мікрофлора, мікрофлора статевих органів), не викликаючи дисбактеріозу.

4.Ефективна заміна антибіотиків

За відсутності ефекту від застосування антибіотиків (з стійкістю бактерій до антибіотиків) та наявність хронічної, рецидивуючої інфекції, бактеріофаги є відмінним вибором, як аптекабактеріальна терапія.

5. Мінімум протипоказань

При наявності протипоказань до застосування антибіотиків (з асоційованою діареєю антибіотиків, порушення печінки та нирок тощо.) - бактеріофаги є незамінними.

6. Бактеріофаги можуть бути використані як всередині, так і для використання на відкритому повітрі

Бактеріофаги можуть бути використані як всередину, так і використані для використання зовнішнього використання, що вирішує проблему не тільки на рівні всього тіла, але також локально на місці локалізації інфекції.

Механізм дії бактеріофагів

Вірус проникає в клітину патогенної бактерії, вводять у його геном і починає розмножуватися. Після накопичення всередині бактеріальної клітини певної кількості нових вірусних частинок (віріони), клітина знищується, витягують віруси та заражають нові бактеріальні клітини.

Бактеріофаг життєвий цикл

1. FAG підходить до бактерій, а хвістні нитки пов`язані з областями рецептора на поверхні бактеріальної клітини.
2. Хвостові нитки зігнуті і "тілесні" шипи та базальна пластина на поверхні стільникового корпусу зменшуються, змушуючи порожній стрижень для введення клітини, щоб полегшити фермент лізомім, який знаходиться в базальній пластині, нуклеїновій кислоті (ДНК або РНК) вводиться всередині клітини.
3. Нуклеїнової фагової кислоти кодує синтез фагових ферментів, використовуючи бос-хазяїна для цього.
4. PHAG інактивує ДНК та РНК власника, а фагові ферменти повністю розбивають його фагову РНК підлеглих клітинного апарату.
5. Нуклеїнової фагової кислоти повторюється і кодує синтез нових білків оболонки.
6. Нові фагові частинки, утворені внаслідок спонтанного самозв`язку білкової оболонки навколо фагової нуклеїнової кислоти, під контролем РНК-синтезованого лізоциму.
7. Клітини Lisace: клітинна вибух під впливом лізозиму - випускається близько 200-1000 нових фазів фага заражає інші бактерії.
8. Етапи 1-7 у часі займають близько 30 хвилин - цей період називається латентний період.

Дві сторони медалі

Переваги

Бактерії втрачають чутливість до дії антибіотиків. Фармацевтична промисловість невтомно синтезує інших. Однак відомо, що можливості синтезу антибіотиків обмежені. До дії бактеріофагів антибіотики адаптуються дуже важко, і, за словами експертів, мікроби не можуть розвивати стійкість до комплексу декількох бактеріофагів;. Крім того, бактеріофаги практично не мають побічних ефектів, алергічні явища менш поширені, можуть бути об`єднані з будь-якими препаратами. Бактеріофаги на даний момент виявилися при лікуванні урологічних захворювань, гнійних процесів у хірургії, а також при лікуванні кишкових інфекційних захворювань у новонароджених.

недоліки

1. На жаль, недоліки медичних бактеріофагів також багато. Найважливішою проблемою випливає з гідності - висока специфіка фагів. Кожен бактеріофаг заражає строго визначеним типом бактерій, навіть не таксономічний вигляд, але ряд вузьких сортів, штамів. Враховуючи, як ніби сторожога собака почала лаяти лише на чорних плащах, двометровий ріст у чорних плащах, а підліток, який піднімається в будинок, ніяк не реагував жодним чином. Тому для поточних фагових препаратів існують випадки неефективних застосувань. Препарат, зроблений проти певного набору штамів і відмінно відвідує стрептококова стенокардія у Смоленську, може бути безсилою проти всіх ознак тієї ж ангіни в Кемерово. Хвороба однакова, викликана тим самим мікроорганізмом, а штами стрептококу в різних регіонах виявляються різними.

Для найбільш ефективного використання бактеріофага потрібна точна діагностика патогенного мікроба, до деформації. Найбільш поширений метод діагностики - посіву культури - займає багато часу, і необхідна точність не дає. Швидкі способи - набравши з полімеразною ланцюговою реакцією або мас-спектрометрією - вводяться повільно через високу вартість обладнання та вищої кваліфікації для лабораторних техніків. В ідеалі, вибір компонентів PHAS може бути зроблений проти інфікування кожного конкретного пацієнта, але це дорого і на практиці неприйнятним.

1. Ще одна важлива відсутність фагів - їх біологічний характер. На додаток до того, що бактеріофаги для підтримки інфекційності вимагають особливих умов для зберігання та транспортування, такий спосіб лікування відкриває місце для різних спекуляцій на тему "іноземна ДНК у людини". І хоча відомо, що бактеріофаг в принципі не може заразити людську клітину і вводити його ДНК, щоб змінити громадську думку важко.
2. Біологічного характеру та досить великих, у порівнянні з низькою молекулярною масою лікарськими засобами (ті ж антибіотики), розмір потокує третій обмеження - проблема доставки бактеріофага до тіла. Якщо там розвивається мікробна інфекція, де бактеріофаг може бути нанесений безпосередньо у вигляді крапель, спрей або клізма, - на шкірі, відкриті рани, опіки, нософармальні оболонки, вуха, очі та товстий кишечник - тоді є немає проблем.
3. Але якщо інфекція виникає у внутрішніх органах, ситуація складніше. Відомі випадки успішного лікування нирок або селезінкової інфекції з звичайним пероральним введенням бактеріофаг-препарату. Але сам механізм проникнення відносно великий (100 нм) фагових частинок від шлунка в крові, і в внутрішніх органах погано розуміються і волі від пацієнта. Бактеріофаги безсилі і проти тих мікробів, що розвиваються всередині клітин, таких як туберкульоз та прокази. Через стінку клітини людини, бактеріофаг не може отримати.

Слід зазначити, що не слід протистояти використанню бактеріофагів та антибіотиків для медичних цілей. З їхньою спільною дією спостерігається взаємне збільшення антибактеріального ефекту. Це дозволяє, наприклад, щоб зменшити дозу антибіотиків до значення, які не викликають виражених побічних ефектів. Відповідно, механізм розробки бактерій стабільності до обох компонентів комбінованого препарату практично неможливий.

Розширення арсеналу антимікробних препаратів дає більше ступенів свободи у виборі методики лікування. Таким чином, науково обґрунтований розвиток концепції використання бактеріофагів у антимікробній терапії є перспективним напрямком. Бактеріофаги не настільки альтернатива, як додавання та посилення боротьби з інфекціями.

Заява

В медицині

Однією з областей використання бактеріофагів є антибактеріальна терапія, альтернативне прийом антибіотиків. Наприклад, використовуються бактеріофаги: стрептококовий, стафілококовий, пепесиелоз, дизентеріальний полівалент, піобактеріофаг, якщо, протеїн та хіпротан та інші. В даний час вони використовуються для лікування бактеріальних інфекцій, які не чутливі до традиційного лікування антибіотиками, особливо в Республіці Грузія. Зазвичай використання бактеріофагів супроводжується великими, ніж антибіотиками, успіх там, де присутні біологічні мембрани, покриті полісахаридами, через які антибіотики зазвичай не проникають. В даний час терапевтичне використання бактеріофагів не отримувала затвердження на Заході, хоча фаги застосовуються до знищення бактерій, що викликають харчове отруєння, такі як ліцензії. У багаторічний досвід обсягу великих міських та сільських районів було доведено незвично високу терапевтичну та профілактичну ефективність дизентеріального бактеріофага.

У біології

Бактеріофаги використовуються в генній інженерії, оскільки вектори, що несуть ділянки ДНК, також можлива передача натуральної передачі між бактеріями через певні фаги (трансдукція).

Фагові вектори зазвичай створюються на основі помірного бактеріофага λ, що містить дволанцюгову лінійну молекулу ДНК. Ліві та праві плечі фага мають всі гени, необхідні для циклу літичного циклу (реплікація, відтворення). Середня частина генома бактеріофага λ (містить гени, що контролюють оренду, тобто її інтеграція в ДНК бактеріальної клітини) не є суттєвою для його відтворення та становить приблизно 25 тисяч пар нуклеотидів і становить приблизно 25 тисяч пар нуклеотидів. Ця частина може бути замінена іноземним фрагментом ДНК. Такі модифіковані фаги проходять бібліотечний цикл, але лізинг не відбувається. Вектори на основі бактеріофага λ використовуються для клону фрагментів ДНК еукаріотів (тобто більші гени) до 23 тис. Пам нуклеотидів (т. Р. Н.). І фаги без вставок менше 38 тонн. Р. Н. Або, навпаки, з занадто великими вставками - більше 52 тонн. Р. Н. не розвиваються і не впливають на бактерії.

Оскільки відтворення бактеріофагів можливе лише у живих клітинах, бактеріофаги можуть бути використані для визначення життєздатності бактерій. Цей район має великі перспективи, оскільки одна з основних питань у різних біотехнологічних процесах є визначення життєздатності використовуваних культур. Використовуючи метод електрооптичного аналізу клітинних суспензій, можливість вивчення етапів взаємодії фагової мікробної клітини.