Bacteriofagi în medicină

Devoratorii de bacterii

Toate creaturile care trăiesc pe pământ, există paraziți microscopice - viruși. Are viruși și bacterii sale. bacterian ciclu de replicare a virusului se termină în mod inevitabil, cu moartea microbului. Pentru a sublinia această caracteristică, unul dintre descoperitorii acestui efect, Felix D'Erel, a venit cu un nume special - „bacteriofagi“ în limba greacă - „mancatorii de bacterii“.

Foto luate cu un microscop electronic,
Acesta arată un procedeu de fixare a bacteriofagi (coliphage T1) pe suprafața bacteriei E. coli.

La sfârșitul secolului al XX-lea, a devenit clar că bacteriile va domina cu siguranță biosfera Pământului, ceea ce face mai mult de 90% din biomasa acestuia. Fiecare tip are un număr de tipuri de virusuri specializate. Conform estimărilor preliminare, numărul de specii de bacteriofagi este de aproximativ 10 15. Pentru a înțelege amploarea acestei figuri, putem spune că, dacă toată lumea de pe Pamant va fi deschis în fiecare zi bacteriofagi nou, apoi o descriere a tuturor acestora a necesitat 30 de ani.

Astfel, bacteriofagi - cele mai puțin cunoscute creaturi din biosferă noastre. Cele mai multe dintre bacteriofagi cunoscute astăzi aparține ordinului Caudovirales - virusurile tailed. Aceste particule au o dimensiune de la 50 la 200 nm. Coada lungimi diferite și forme asigură atașarea virusului la suprafața bacteriei gazdă, capul (capsidă) serveste ca un depozit pentru genomului. ADN-ul genomic codifică proteine ​​structurale care formeaza „corpul“ al bacteriofagului, și proteinele care furnizează fage de reproducere dintr-o celulă în timpul infecției.

Putem spune că un bacteriofag - un mod natural high-tech nanoobject. De exemplu, cozile fagi sunt „seringi moleculare“, care străpunge peretele bacteriilor, și prin tăiere, injecteaza ADN-ul in celula. Din acest punct începe ciclul infecțios. etapele următoare sale constau comutare bacterii funcții vitale pentru întreținerea bacteriofag, reproducerea genomului său, construirea de copii multiple ale membranelor virale, le ambalare in ADN-ul virusului, și în final distrugerea (liza) a celulei gazdă.

Bacteriofagi - acest lucru nu este o ființă vie, iar nanomașini moleculare create de natura.
Coada bacteriofagului - o seringă care străpunge peretele bacteriilor și injectează ADN viral
care este stocat în cap (capsidă), in interiorul celulei.

La fiecare etapă, există multe nuanțe, care au o semnificație evolutivă și ecologică profundă. La urma urmei, bacterii si paraziti virale coexista sute de milioane, dacă nu miliarde de ani. Și această luptă pentru supraviețuire nu sa încheiat nici distrugerea totală a achiziției unicelular sau totală a rezistenței la fagilor și multiplicarea necontrolată a bacteriilor.

În plus față de evoluția constantă a mecanismelor de protecție a concurenței în bacterii și atacuri de viruși au cauzat soldul existent poate fi considerat și că bacteriofagi au specializat în acțiunea lor infecțioase. În cazul în care există o mare colonie de bacterii, în cazul în care victimele lor vor găsi, și următoarea generație de fagi care distrug bacteriile litice (ucide, literalmente - dizolvare) fagi sunt rapid și în mod continuu.

În cazul în care potențialele victime nu este suficient, sau mediul extern nu este foarte potrivit pentru multiplicarea eficientă a fagilor, se obține avantajul fagi ciclu lysogenic de dezvoltare. În acest caz, după introducerea ADN fagic în bacterie nu pornește imediat mecanismul de infecție și există timpul în celulă într-o stare pasivă, de multe ori să pătrundă în genomul bacterian.

În această stare, virusul prophage poate supraviețui pentru mult timp, merge împreună cu bacteriile cromozomiale ciclurile diviziunii celulare. Și numai atunci când bacteria intră în mediul favorabil pentru reproducere, activat ciclul litică a infecției. Aici, când ADN-ul fagic este eliberat din cromozomul bacterian, frecvent capturat și porțiunile adiacente ale genomului bacterian, iar conținutul lor poate fi transferat ulterior la următoarele bacterii, bacteriofagi care infectează. Acest proces (gene transductie) este considerat cel mai important mijloc de transfer de informații între procariote - organisme fără nuclee de celule.

Cum bacteriofagul

Toate aceste subtilități moleculare nu au fost cunoscute în al doilea deceniu al secolului XX, când au fost descoperite „agenții infecțioși invizibile care distrug bacteriile.“ Dar chiar și fără un microscop electronic, prin care, la sfârșitul anilor 1940 a fost primul pentru a obține imagini de bacteriofagi, era clar că ei sunt capabili de a ucide bacteriile, inclusiv agenți patogeni. Această proprietate a fost imediat revendicat de medicament.

Primele încercări de a trata fagi dizenterie, infectii ale plagilor, holera, febra tifoidă și chiar ciumei au fost efectuate cu atenție suficientă, iar succesul părea destul de convingătoare. Dar, după începerea producției de masă și utilizarea preparatelor de fagi euforie a dat cale de a dezamăgire. Faptul că astfel de bacteriofagi, cum să producă, purifica și aplica formele lor de dozare, a fost foarte putin cunoscute. Este suficient să spunem că testul în multe fagopreparatah industriale, de fapt, în general, nu bacteriofagi demonstrată de rezultatele realizate în Statele Unite la sfârșitul anilor 1920.

Problema cu antibiotice

Dau vina în primul rând utilizarea necontrolată a antibioticelor nu este numai terapeutic, ci și ca o măsură preventivă, și nu numai în medicină, dar și în agricultură, industria alimentară și viața de zi cu zi. Ca urmare, rezistenta la aceste medicamente, incepand produse nu numai bacteriile patogene, ci, de asemenea, printre cele mai comune microorganisme care trăiesc în sol și apă, făcându-le „oportuniste“.

Aceste bacterii sunt există confortabil în spitale, stabilindu-se, mobilier, echipamente medicale, uneori chiar și dezinfectare soluții. La persoanele cu un sistem imunitar slabit, care in cele mai multe spitale, acestea provoacă complicații grave.

Bacteriofagi și imunitate

Deoarece bacteriofagi în natură nenumărate și ele sunt în mod constant intră corpul de apă, aer și alimente, sistemul imunitar ignoră pur și simplu. Există chiar și o ipoteză despre simbioza bacteriofagi in intestine, regleaza microflorei intestinale. Pentru a obține un anumit răspuns imun poate fi administrat numai la o doze prelungite mari de fagi.

Dar, astfel, este posibil să se realizeze o alergie la aproape orice substanță. În cele din urmă, este important ca bacteriofagii sunt ieftine. Proiectarea și fabricarea unui preparat care constă din potrivesc exact cu genomuri bacteriofagi complet decriptate cultivate prin standarde biotehnologiei moderne în anumite tulpini de bacterii într-un mediu chimic curate și purificare ridicată din trecut, prin ordine de mărime mai ieftin decât un complex de antibiotice moderne.

Acest lucru vă permite să se adapteze rapid la schimbarea de droguri fagoterapevticheskie seturi de bacterii patogene și bacteriofagi utilizați în medicina veterinară, în cazul în care medicamentele scumpe nu sunt justificate punct de vedere economic.

Serviciul medical

Se pare logic interes reinnoit in utilizarea bacetriofagilor - prădătorilor naturali de bacterii - pentru tratamentul infecțiilor. Intr-adevar, pentru „epoca de antibiotice“ bacteriofagi deceniu de servire în mod activ știință, dar nu medicina si biologie moleculara de baza. Este suficient să menționăm descifrarea „triplete“ procesului de recombinare și codul ADN genetic. Acum, despre bacteriofagi cunoscute suficient pentru a selecta în mod rezonabil fagii care sunt potrivite pentru scopuri terapeutice.

Meritele bacteriofagi ca medicamente potențiale sunt multe. Mai întâi de toate - este nenumărate lor. Deși schimbarea mașinilor genetice a bacteriofagului este, de asemenea, mult mai simplu decât bacteriile, și chiar mai mult - în organismele superioare, nu este necesar. Puteți alege întotdeauna ceva potrivit în natură. Este mai degrabă selecția, asigurarea proprietăților căutate și reproducerea dorită a bacteriofagi.

Acest lucru poate fi comparat cu reproducere a speciilor de câini - sanie, paza, vanatoare, copoi, de luptă, decorative ... Toate acestea sunt în același timp câini, dar sunt optimizate pentru un anumit tip de acțiune, persoana potrivită. În al doilea rând, bacteriofagi strict specifice, ceea ce înseamnă că consumă doar un anumit tip de bacterii fără a inhiba microflora normală în acest om.

În al treilea rând, atunci când un bacteriofag este o bacterie, care trebuie să-l distrugă în procesul de a începe să se reproducă ciclul de viață. Astfel, nu atât de acută este problema de dozare. În al patrulea rând, fagii nu provoacă efecte secundare. Toate cazurile de reacții alergice atunci când se utilizează bacteriofagi terapeutice au fost cauzate de orice impurități, din care medicamentul nu a fost suficient curățate sau toxinele eliberate în timpul morții în masă a bacteriilor. Acesta din urmă fenomen, „efectul Herxheimer“, multi pacienti cu antibiotice.

Două fețe ale monedei

Din păcate, deficiențe în bacteriofagi de sănătate prea mult. Principala problemă provine din demnitatea - o specificitate mare de fagi. Fiecare bacteriofag infecteaza un tip bine definit de bacterii, chiar specii taxonomic, și un număr de tulpini de specii mai înguste. Relativ vorbind, ca și în cazul în care un câine de pază a început să latre îmbrăcat numai în mantii negre au spart doi metri înălțime, și nu a răspuns la alpinist la adolescent acasă în pantaloni scurți.

Prin urmare, pentru preparatele de fagi actuale sunt cazuri de aplicare ineficiente. Medicamentul se face pe baza unui set specific de tulpini si bine tratarea strep gât la Smolensk, poate fi lipsit de putere împotriva tuturor semnelor, cum ar fi angina în Kemerovo. Boala este aceeași, cauzată de aceeași germeni și tulpinile Streptococcus în diferite regiuni sunt diferite.

Pentru a maximiza utilizarea bacteriofagului necesită diagnostic precis al unui microb patogen, până tulpina. Cea mai comună metodă de diagnostic este acum - o cultură de însămânțare - este consumatoare de timp și acuratețea necesară nu. metode rapide - tastarea prin reacția în lanț a polimerazei sau spectrometrie de masă - introdusă lent, din cauza costului ridicat al echipamentului și cerințe mai mari de laborator calificare. In mod ideal, alegerea componentelor medicamentului fagilor se poate face împotriva infectarea pacientului individual, dar este costisitoare și, în practică, este inacceptabilă.

Un alt dezavantaj important al fagilor - natura lor biologică. Mai mult, bacteriofagii menținerea infectivitatea necesită condiții speciale de depozitare și de transport, o astfel de metodă de tratament se deschide ușa pentru o multitudine de speculații cu privire la „ADN-ului străin în om". Și, deși este cunoscut faptul că un bacteriofag, în principiu, nu poate infecta o celulă umană și de a introduce în ADN-ul lor de a schimba opinia publică nu este ușor.

De natură biologică și este destul de mare în comparație cu medicamente cu greutate moleculară mică (același antibiotic), mărimea restricției implică a treia - problema livrării bacteriofagului în corp. Dacă infecția microbiană se dezvoltă în locuri în care fagul poate fi aplicat direct sub formă de picături, spray sau clisme - pe piele, răni deschise, arsuri, membranele mucoase ale nasului și gâtului, urechilor, ochilor, colon - care nu este o problemă.

Dar, în cazul în care infecția se produce în organele interne, situația este mai complicată. Cazurile de tratament cu succes infecții ale rinichilor sau splină convenționale cunoscute bacteriofag droguri pe cale orala. Dar mecanismul de penetrare relativ mare (100 nm) a particulelor de fag din stomac in sange si in organele interne este prost inteleasa si variaza foarte mult de la pacient la pacient. Bacteriofagii sunt lipsiți de putere împotriva acelor microbi care se dezvolta in interiorul celulelor, cum ar fi tuberculoza si lepra patogeni. Prin peretele celulelor umane nu se poate obține un bacteriofag.

Trebuie remarcat faptul că se opun utilizării bacteriofagi și a antibioticelor în scopuri medicale nu ar trebui să fie. La acțiunea lor comună se observă intensificarea reciprocă a efectului antibacterian. Acest lucru permite, de exemplu, doze mai mici de antibiotice la valori care nu cauzează efecte secundare semnificative. Prin urmare, mecanismul de generare a rezistenței bacteriene la ambele componente ale medicamentului de combinație este aproape imposibil.

Pentru a extinde arsenalul de antimicrobiene oferă mai multe grade de libertate în alegerea metodelor de tratament. o direcție promițătoare - Astfel, dezvoltarea conceptului de utilizare a bacteriofagi în terapia antimicrobiană știință bazată pe. Bacteriofagi sunt nu atât de mult ca o alternativă completa și consolida lupta împotriva infecțiilor.

Citiți articole pe tema:

Eroare în text?
Selectați-l și apăsați Ctrl + Enter