Какви са бактериофагите?

Бактериофаги или фаги (от DR.-Гръцки. φᾰγω - „поглъщане“) - вируси селективно засягащи бактериални клетки. Най -често бактериофагите се размножават вътре в бактериите и причиняват лизиса си. По правило бактериофагът се състои от протеинова обвивка и генетичен материал.

История

Английският бактериолог Фредерик Турт в статията от 1915 г. описва инфекциозното заболяване на Staphylococci, заразеният агент премина през филтри и може да бъде прехвърлен от една колония в друга. Независимо от Фредерик Туорт, френско-канадският микробиолог Феликс Д`Ерел на 3 септември 1917 г. обявява откриването на бактериофаги. Заедно с това е известно, че руският микробиолог Николай Федорович Гамалия през 1897 г. за първи път наблюдава феномена на лизиса на бактерии (сибирска пръчка) под въздействието на огромен агент.

След откриването на явленията на бактериофагията, D`Erell развива учението, че бактериофагите на патогенните бактерии, като техните паразити, играят голяма роля в патогенезата на инфекциите, гарантирайки възстановяването на болното тяло и след това създаването на специфично определено имунитет. Тази разпоредба привлече вниманието на много изследователи към явлението бактериофагия, които възнамеряват да намерят важно средство за борба с най -опасните инфекциозни заболявания на хората и животните във фагите. Феликс Д`Ерел също предположи, че бактериофагите имат корпускуларен характер. Въпреки това, само след изобретяването на електронния микроскоп успя да види и проучи ултраструктурата на фагите.

Бактериофаги в природата

Бактериофагите са невидимо навсякъде в нашия свят - в океана, почвата, източниците на дълбоко море, питейната вода и храната. Те са най -представената форма на живот на земята - от 10^{тридесет} до 10³² Фагичните частици в биосферата - и играят ключова роля за поддържането на баланса на всички изследвани екосистеми. Бактериофагите са естествени регулатори и бойци с бактерии и осигуряват динамично равновесие по природа, поддържайки относителната постоянство на микробен пейзаж в природата и ограничавайки растежа на популация от бактерии. Бактериофагите присъстват дори в нашата храна - ежедневно ядене на бактериофаги с храна, в които те присъстват естествено, регулира микробния баланс в човешкото тяло.

Известният учен D, Ерел представи световните бактериофаги като естествени антибактериални средства и предложи да ги използва за терапия - дори преди отварянето на антибиотици.

Класификация

Има две групи бактериофаги: Умерен и вирулентен. Умерените фаги бавно се разпространяват вътре в засегнатата бактериална клетка, предавани в бактериалната колония от поколение на поколение, периодично унищожават микробни клетки. Този ефект се нарича лизогенен. Вирулентни фаги, попадащи в клетка на микроб, започват да се размножават бързо, което води до бързата смърт на заразена клетка. Този ефект се нарича литик.

Какви проблеми решават препаратите за бактериофаги?

един.Ефективна борба срещу бактериалните инфекции

Позволете ви ефективно да се справите с бактериалните инфекции, без да рискувате да развиете усложнения върху черния дроб, бъбреците и други жизненоважни органи, които са повредени от конвенционални антибактериални средства.

2.Укрепване на действието на антибиотиците

С употребата на ставата с антибиотик те могат да повишат ефективността на последното.

3.Унищожете само вредните бактерии

Унищожете вредните бактерии и запазват собствените си „полезни“ бактерии за нас (чревна микрофлора, микрофлората на гениталните органи), без да причинява дисбиоза.

четири.Ефективно подмяна на антибиотици

При липса на ефект от употребата на антибиотици (с резистентността на бактериите към антибиотиците) и наличието на хронична, повтаряща се инфекция, бактериофагите са отличен избор като предварителна терапия с предсказучибактериална терапия.

5. Минимални противопоказания

При наличие на противопоказания за използването на антибиотици (с диария, свързана с антибиотици, нарушение на черния дроб и бъбреците и др.) - Бактериофагите са необходими.

6. Бактериофагите могат да се използват както вътре, така и използвани за външна употреба

Бактериофагите могат да се използват както вътре, така и използвани за външна употреба, което решава проблема не само на нивото на целия организъм, но и локално на мястото на локализиране на инфекцията.

Механизмът на действие на бактериофагите

Вирусът прониква в клетката на патогенната бактерия, въвежда се в неговия геном и започва да се умножава. След натрупването на определен брой нови вирусни частици (вириони) вътре в бактериалната клетка, клетката се унищожава, вирусите излизат и заразяват нови бактериални клетки.

Жизнен цикъл на бактериофаг

1. Фагът се приближава до бактерии, а опашните нишки са свързани с рецепторни зони на повърхността на бактериалната клетка.
2. Западните нишки се огъват и „котви“ шиповете и базалната плоча на повърхността на клетката, задният калъф се намалява, което води до навлизане на куха пръчка, това се улеснява от лизозима ензим, който е в основата По този начин в клетката се въвежда табела- по този начин нуклеиновата киселина (ДНК).
3. Нуклеинова киселина FAGA кодира синтеза на лицевите ензими, използвайки гостоприемника на гостоприемника.
4. Фагът по един или друг начин инактивира ДНК и РНК на собственика, а ензимите на фага напълно разделят своята rnna на фага подчинява клетъчния апарат.
5. Нуклеиновата киселина на фага се репликира и кодира синтеза на нови черупки протеини.
6. Новите частици на фага, образувани в резултат на спонтанно самосглобяване на протеиновата мембрана около фагичната нуклеинова киселина- под контрола на РНК на фага, лизозимът се синтезира.
7. Клетъчен лизис: Клетъчните изблици под въздействието на лизозим- около 200-1000 нови фаги се отделят от други бактерии.
8. Етапи 1-7 навреме отнема около 30 минути- този период се нарича латентен период.

Две страни на монетата

Предимства

Бактериите губят чувствителност към действието на антибиотиците. Фармацевтичната индустрия неуморно синтезира други. Известно е обаче, че възможностите на антибиотичния синтез са ограничени. Антибиотиците се адаптират към действието на бактериофагите много трудно и според експертите микробите изобщо не могат да развият резистентност към комплекс от няколко бактериофага. В допълнение, бактериофагите практически нямат странични ефекти, по -рядко причиняват алергични явления, могат да се комбинират с всякакви лекарства. Понастоящем бактериофагите са добре установени при лечението на урологични заболявания, гнойни процеси в операцията, както и при лечение на инфекциозни заболявания на червата при новородени деца.

Недостатъци

1. За съжаление, има и много недостатъци в медицинските бактериофаги. Най -важният проблем произтича от достойнството - висока специфичност на фагите. Всеки бактериофаг заразява строго дефиниран тип бактерии, дори и таксономичен вид, а редица по -тесни сортове, щамове. Сравнително казано, сякаш кучето охрана започна да лае само върху черните наметала, облечени в черни дъждобрани, и не реагира в къси панталони в тийнейджъра, който се изкачи в юношеството в къщата. Следователно, за настоящите фагиски лекарства, случаите на неефективна употреба са чести. Лекарството, направено срещу определен набор от щамове и перфектно лекуващо стрептококово възпалено гърло в смоленск, може да бъде безсилно срещу всички признаци на един и същи тонзилит в Кемерово. Заболяването е същото, причинено от един и същ микроб, а щамовете Streptococcus в различни региони са различни.

За най -ефективната употреба на бактериофага е необходима точна диагноза на патогенен микроб, до напрежението. Най -често срещаният диагностичен метод - културната сеитба - отнема много време и не дава необходимата точност. Бързи методи-типификация с помощта на верижна реакция на полимераза или масспектрометрия-въведени бавно поради високата цена на оборудването и по-високите изисквания за квалификацията на лабораторните асистенти. В идеалния случай изборът на съоръжения компоненти на лекарството може да бъде направен срещу инфекцията на всеки конкретен пациент, но е скъпо и на практика е неприемлив.

1. Друг важен недостатък на фагите е тяхната биологична природа. В допълнение към факта, че бактериофагите за поддържане на инфекциозност изискват специални условия за съхранение и транспортиране, този метод на лечение отваря обхвата за много спекулации по темата за „външна ДНК в човек“. И въпреки че е известно, че по принцип бактериофагите не могат да заразят човешката клетка и.
2. От биологичната природа и доста голяма, в сравнение с лекарствата с ниско молекулно тегло (същите антибиотици), третото ограничение следва размера - проблемът с доставката на бактериофаг към тялото. Ако се развие микробна инфекция, когато бактериофагът може да се прилага директно под формата на капки, спрей или клизми - върху кожата, отворени рани, изгаряния, лигавици на назофаринкса, ушите, очите, големите черва - тогава няма проблеми.
3. Но ако инфекцията се появи във вътрешните органи, ситуацията е по -трудна. Известни са случаи на успешно лечение на бъбречни инфекции или далак с нормално перорално приложение на лекарствения бактериофаг. Но самият механизъм за самопрогресиране е сравнително голям (100 nm) фагични частици от стомаха в кръвта и във вътрешните органи се изучава лошо и значително варира от пациента до пациента. Бактериофагите са безсилни и срещу онези микроби, които развиват вътрешни клетки, като туберкулозни патогени и проказа. Бактериофагът не може да премине през стената на човешката клетка.

Трябва да се отбележи, че не е необходимо да се контрастира използването на бактериофаги и антибиотици за медицински цели. С тяхното съвместно действие се наблюдава взаимно увеличаване на антибактериалния ефект. Това позволява например да се намалят дозите антибиотици до стойности, които не причиняват изразени странични ефекти. Съответно механизмът на производство при резистентност към бактерии и към двата компонента на комбинирано лекарство е почти невъзможен.

Разширяването на арсенала на антимикробните лекарства дава повече степени на свобода при избора на методология на лечението. По този начин, научно стабилното развитие на концепцията за използването на бактериофаги в антимикробната терапия е обещаваща посока. Бактериофагите не са толкова алтернатива, колкото добавяне и увеличаване на борбата срещу инфекции.

Приложение

В медицината

Една от областите на използване на бактериофаги е антибактериалната терапия, алтернатива на приемането на антибиотици. Например се използват бактериофаги: стрептококова, стафилококова, отметка, дизентерично напояване, пиобактерифаг, лукав, протеже и колелик и други. В момента те се използват за лечение на бактериални инфекции, които не са чувствителни към традиционното лечение с антибиотици, особено в Република Грузия. Обикновено употребата на бактериофаги е придружена от по -голям успех от антибиотиците, където биологичните мембрани, покрити с полизахариди, чрез които антибиотиците обикновено не проникват в. Понастоящем терапевтичната употреба на бактериофаги не е получила одобрение на Запад, въпреки че фагите се използват за унищожаване на бактерии, които причиняват хранително отравяне, като листори. В дългогодишен опит необичайно високата терапевтична и превантивна ефективност на бактериофага на дизентерия е доказана в обема на голям град и селски райони.

В биологията

Бактериофагите се използват в генетичното инженерство като вектори, носещи ДНК участъци, естественото предаване на гени между бактериите също е възможно чрез някои фаги (транс производство).

Фагичните вектори обикновено се създават въз основа на умерена бактериофаг λ, съдържащ двойна верига линейна ДНК молекула. Лявата и дясната рамене на фасетата имат всички гени, необходими за литовския цикъл (репликация, възпроизвеждане). Средната част на генома на бактериофага λ (съдържа гени, които контролират лизогения, тоест нейната интеграция в ДНК на бактериалната клетка) не е значителна за неговото възпроизвеждане и е приблизително 25 хиляди двойки нуклеотиди. Тази част може да бъде заменена с чужд фрагмент от ДНК. Такива модифицирани фаги претърпяват литичен цикъл, но лизогенезия не се появява. Вектори, базирани на бактериофаг λ, се използват за клониране на фрагменти от еукариоти (тоест по -големи гени) с размер до 23 хиляди двойки нуклеотиди (t. P. н.). Освен това, фаги без вложки - по -малко от 38 t. P. н. или, напротив, с твърде големи вложки - повече от 52 тона. P. н. Не се развива и не засяга бактериите.

Тъй като разпространението на бактериофага е възможно само в живите клетки, бактериофагите могат да се използват за определяне на жизнеспособността на бактериите. Тази посока има големи перспективи, защото един от основните проблеми в различните биотехнологични процеси е да се определи жизнеспособността на използваните култури. Използвайки метода на електроопотален анализ на клетъчните суспензии, беше показана възможността за изучаване на етапите на взаимодействието на PhAG-микробната клетка.