Бактериофагите могат да се използват за практически цели. Приложение на бактериофагите в медицината

Бактериофагите или фагите (от други гръцки φᾰγω „поглъщам“) са вируси, които селективно заразяват бактериалните клетки. Най-често бактериофагите се размножават вътре в бактериите и причиняват техния лизис. По правило бактериофагът се състои от протеинова обвивка и едно- или двуверижен генетичен материал нуклеинова киселина(ДНК или по-рядко РНК). Общият брой на бактериофагите в природата е приблизително равен на общия брой на бактериите (1030 – 1032 частици). Бактериофагите активно участват в кръвообращението химикалии енергия, имат забележим ефект върху еволюцията на микробите и бактериите на типичния бактериофаг миовирус.

Структура на бактериофагите 1 - глава, 2 - опашка, 3 - нуклеинова киселина, 4 - капсид, 5 - "яка", 6 - протеинова обвивка на опашката, 7 - фибрил на опашката, 8 - шипове, 9 - базална плоча

Бактериофагите се различават по химическа структура, тип нуклеинова киселина, морфология и характер на взаимодействие с бактерии. По размер бактериални вирусистотици и хиляди пъти по-малки от микробните клетки. Типичната фагова частица (вирион) се състои от глава и опашка. Дължината на опашката обикновено е 2-4 пъти диаметъра на главата. Главата съдържа генетичен материал - едноверижна или двуверижна РНК или ДНК с ензима транскриптаза в неактивно състояние, заобиколен от белтъчна или липопротеинова обвивка - капсид, който съхранява генома извън клетката. Нуклеиновата киселина и капсидът заедно образуват нуклеокапсид. Бактериофагите могат да имат икосаедричен капсид, събран от множество копия на един или два специфични протеина. Обикновено ъглите са направени от пентамери на протеин, а опората на всяка страна е направена от хексамери на същия или подобен протеин. Освен това фагите могат да бъдат сферични, лимоновидни или плеоморфни по форма. Опашката или придатъкът е протеинова тръба - продължение на протеиновата обвивка на главата; в основата на опашката има АТФ-аза, която регенерира енергия за инжектиране на генетичен материал. Има и бактериофаги с къс процес, без процес и нишковидни.

Таксономия на бактериофагите Голямо количествоБроят на изолираните и изследвани бактериофаги определя необходимостта от тяхното систематизиране. Това се прави от Международния комитет по таксономия на вирусите (ICTV). В момента, според Международна класификацияи номенклатурата на вирусите, бактериофагите се разделят в зависимост от вида на нуклеиновата киселина и морфологията. Към момента се отличават деветнадесет семейства. От тях само две са РНК-съдържащи и само пет семейства са обвити. От семействата на ДНК вируси само две семейства имат едноверижни геноми. Девет семейства, съдържащи ДНК, имат кръгъл ДНК геном, докато другите девет имат линейна ДНК. Девет семейства са специфични само за бактерии, останалите девет са специфични само за археи и (Tectiviridae) заразява както бактериите, така и археите

Взаимодействие на бактериофаг с бактериални клетки Въз основа на естеството на взаимодействието на бактериофаг с бактериална клетка се разграничават вирулентни и умерени фаги. Вирулентните фаги могат да увеличат броя си само чрез литичния цикъл. Процесът на взаимодействие на вирулентен бактериофаг с клетка се състои от няколко етапа: адсорбция на бактериофага върху клетката, проникване в клетката, биосинтеза на фаговите компоненти и тяхното сглобяване, излизане на бактериофагите от клетката. Първоначално бактериофагите се прикрепят към фагоспецифични рецептори на повърхността на бактериалната клетка. Опашката на фага, с помощта на ензими, разположени в нейния край (главно лизозим), локално разтваря клетъчната мембрана, свива се и съдържащата се в главата ДНК се инжектира в клетката, докато протеинова обвивкабактериофагът остава отвън. Инжектираната ДНК предизвиква пълно преструктуриране на клетъчния метаболизъм: синтезът на бактериална ДНК, РНК и протеини спира. ДНК на бактериофага започва да се транскрибира с помощта на собствен ензим транскриптаза, който се активира след навлизане в бактериалната клетка. Първо се синтезират ранните, а след това късните. РНК, които навлизат в рибозомите на клетката гостоприемник, където се синтезират ранни (ДНК полимерази, нуклеази) и късни (капсидни и опашни протеини, ензими лизозим, АТФаза и транскриптаза) бактериофагни протеини. Репликацията на ДНК на бактериофага се осъществява по полуконсервативен механизъм и се осъществява с участието на собствени ДНК полимерази. След синтеза на късните протеини и завършването на репликацията на ДНК започва последният процес - узряването на фаговите частици или комбинирането на фагова ДНК с протеина на обвивката и образуването на зрели инфекциозни фагови частици

Жизнен цикъл Умерени и вирулентни бактериофаги на начални етапивзаимодействията с бактериална клетка имат същия цикъл. Адсорбция на бактериофаг върху фагоспецифични клетъчни рецептори. Инжектиране на фагова нуклеинова киселина в клетка гостоприемник. Ко-репликация на фаг и бактериална нуклеинова киселина. Клетъчно делене. Освен това бактериофагът може да се развие по два модела: лизогенен или литичен път. Умерените бактериофаги след разделяне са в състояние на профаза (лизогенен път) Вирулентните бактериофаги се развиват според литичния модел: Нуклеиновата киселина на фага ръководи синтеза на фаговите ензими, използвайки протеиновия синтезиращ апарат на бактерията. Фагът по един или друг начин инактивира ДНК и РНК на гостоприемника, а ензимите на фага напълно го разграждат; РНК на фага "подчинява" клетъчния апарат за синтез на протеини. Нуклеиновата киселина на фага репликира и насочва синтеза на нови протеини на обвивката. Нови фагови частици се образуват в резултат на спонтанно самосглобяване на протеиновата обвивка (капсиди) около нуклеиновата киселина на фага; Лизозимът се синтезира под контрола на фагова РНК. Клетъчен лизис: клетката се разрушава под въздействието на лизозим; отделят се около 200-1000 нови фаги; фагите заразяват други бактерии.

Приложение в медицината Една от областите на използване на бактериофагите е антибактериалната терапия, алтернатива на приема на антибиотици. Например се използват бактериофаги: стрептококови, стафилококови, клебсиелни, дизентерийни и полиалентни, пиобактериофаги, коли, протей и колипротей и др. 13 са регистрирани и използвани в Русия медицински консумативина базата на фаги. В момента те се използват за лечение на бактериални инфекции, които не са чувствителни към традиционно лечениеантибиотици, особено в Република Грузия. Обикновено използването на бактериофаги е придружено с по-голям успех от антибиотиците, където има биологични мембрани, покрити с полизахариди, през които антибиотиците обикновено не проникват. В момента терапевтична употребабактериофагите не са получили одобрение на Запад, въпреки че фагите се използват за унищожаване на бактерии, които причиняват хранително отравяне, като листерия. В дългогодишния опит в големите градове и селските райони е доказана необичайно високата терапевтична и превантивна ефективност на дизентерийния бактериофаг (P. M. Lerner, 2010). В Русия терапевтичните препарати от фаги са били правени дълго време, те са били лекувани с фаги дори преди антибиотиците. IN последните годинифагите бяха широко използвани след наводненията в Кримск и Хабаровск за предотвратяване на дизентерия.

В биологията бактериофагите се използват в генно инженерствоКато вектори, които пренасят ДНК участъци, е възможен и естествен генен трансфер между бактерии чрез определени фаги (трансдукция). Фаговите вектори обикновено се създават на базата на умерения бактериофаг λ, съдържащ двуверижна линейна ДНК молекула. Лявото и дясното рамо на фага имат всички гени, необходими за литичния цикъл (репликация, репродукция). Средна частГеномът на бактериофага λ (съдържа гени, които контролират лизогенията, т.е. интегрирането му в ДНК на бактериалната клетка) не е от съществено значение за неговото възпроизвеждане и е приблизително 25 хиляди нуклеотидни двойки. Тази част може да бъде заменена с чужд ДНК фрагмент. Такива модифицирани фаги претърпяват литичен цикъл, но не настъпва лизогения. Векторите на бактериофага λ се използват за клониране на еукариотни ДНК фрагменти (т.е. по-големи гени) до 23 хиляди нуклеотидни двойки (kb). Освен това фагите без вмъквания са по-малки от 38 kb. или, напротив, с твърде големи вложки - повече от 52 kb. не развиват и не заразяват бактерии. Тъй като възпроизвеждането на бактериофаги е възможно само в живи клетки, бактериофагите могат да се използват за определяне на жизнеспособността на бактериите. Тази посокаима големи перспективи, тъй като един от основните въпроси в различните биотехнологични процеси е определянето на жизнеспособността на използваните култури. С помощта на метода за електрооптичен анализ на клетъчни суспензии беше показана възможността за изследване на етапите на взаимодействие фаг-микробна клетка

А също и във ветеринарната медицина за: профилактика и лечение на бактериални заболявания на птици и животни; лечение на гнойно-възпалителни заболявания на лигавиците на очите и устната кухина; предотвратяване на гнойно-възпалителни усложнения при изгаряния, рани, хирургични интервенции; в генното инженерство: за трансдукция - естествен трансфер на гени между бактерии; като вектори, пренасящи ДНК секции; с помощта на фаги е възможно да се проектират целеви промени в генома на ДНК на гостоприемника; V хранително-вкусовата промишленост: готовите за консумация месни и птичи продукти вече се обработват масово с фагосъдържащи агенти; бактериофагите се използват при производството на хранителни продукти от месо, птици, сирене, растителни продукти и др.;

V селско стопанство: пръскане с фагови препарати за защита на растенията и културите от гниещи и бактериални заболявания; за защита на добитъка и птиците от инфекции и бактериални заболявания; за екологична безопасност: антибактериално третиране на семена и растения; почистване на помещения на хранително-вкусови предприятия; саниранеработно пространство и оборудване; профилактика на болнични помещения; извършване на екологични дейности

По този начин днес бактериофагите са много популярни в живота на хората и животните. В предприятията се планира цяла поредица приоритетни областиразработване и производство на терапевтични и профилактични бактериофаги, които корелират с нововъзникващите световни тенденции. Създават се и се въвеждат нови лекарства за лечение на много заболявания. Изследването и използването на бактериофагите се извършва от бактериолози, вирусолози, биохимици, генетици, биофизици, молекулярни биолози, експериментални онколози, специалисти по генно инженерство и биотехнологии

Бактериофагите са известни с уникалната си способност да инфектират селективно бактерии: всеки тип бактериофаг е активен само срещу определен вид бактерии и е неутрален срещу други. Медицината познава повече от пет хиляди вида от тези „ядци на бактерии“, които, прониквайки в патогенна клетка, я унищожават отвътре, но не нарушават микрофлората на тялото като цяло.

Принцип на действие

Принципът на действие на бактериофагните лекарства е, че когато фагите се въвеждат или прилагат повърхностно, те търсят и проникват в вредната бактерия, нарушавайки нейната структура отвътре.

Възпроизвеждането на фаги вътре в бактерията води до нейното пълно унищожаване.Този процес, който отнема от 15 до 45 минути, произвежда приблизително 70 до 200 нови фагови частици.

Предимството на фагите, когато се използват, е, че те продължават да се размножават и да навлизат в клетките, докато там има инфекция

Вид и местообитание

Въпреки многото малък размерфагови частици (до 0,2 милимикрона) тяхната структура има по-сложна структура от тази на вирусите от други групи. Генетичната информация на бактериофагите се съдържа в ДНК, разположена вътре в главата на фага. Бактериофагите имат разнообразна морфологична структура.

Бактериофаги с различна форма

IN естествена средаБактериофагите се срещат почти навсякъде, където има бактериална клетка.

В медицината има разделение на фаговите препарати на групи, включително фагите по името на патогенните бактерии, които засягат:

• стрептококов;
• стафилококова;
• дизентериен;
• колиум;
• псевдомонас;
• клебсиелоза;
• протеацея;
• и други.

Практическо приложение и предназначение

Използването на бактериофаги е не само ефективен методлечение на много инфекциозни заболяванияпричинени от бактериални патогени, но също така се отнася до надеждни превантивни методи.

Терапевтичните и профилактичните лекарства, съдържащи бактериофаги, се използват ефективно за лечение на:

• заболявания, причинени от хемолитична ешерихия коли, стафилококи, стрептококи, ентерококи, Pseudomonas aeruginosa, Proteus и др.;
• дисбактериоза при деца и възрастни;
• УНГ заболявания;
• предотвратяване на бактериални усложнения по време на грип и остри респираторни инфекции;
• пиодермия кожата, ухапвания от насекоми и животни, инфекции на рани;
• гнойно-възпалителни заболявания на устната кухина и пародонталните тъкани;
• бактериални заболявания пикочно-половата система.

Фаговите препарати показват най-голяма ефективност, когато се използват профилактично и ранно откриванепричинителят на това заболяване.

Разнообразие от лекарства и техните характеристики

Терапевтичните и профилактичните лекарства, съдържащи бактериофаги, се произвеждат под формата на разтвори и гелове. Можете да намерите такива лекарства в аптеките или надеждни онлайн магазини http://vitabio.ru/. По-долу са дадени примери и описания на някои от тях.

Гелове с бактериофаги: Otofag, Fagodent, Fagoderm, Fagogin

Фагогин– препарат с бактериофаги, произведен под формата на гел, предназначен за интимна хигиена. Лекарството съдържа около 40 разновидности на бактериофаги, всеки от които е насочен към борба с определен вид микроби. Фагогин е ефективен антибактериално средстволокално приложение за профилактика и лечение на генитални инфекции.
Отофаг– гел за профилактика и лечение на отит, ларингит, тонзилит, ринит и други инфекциозни заболявания на УНГ органи. Отофаг ефективно средство за защитаза профилактика на бактериални усложнения по време на грип и остри респираторни инфекции. Otofag се използва и като антисептикпо време на хирургични интервенции.
Фагодент – най-нова разработкасъдържащи живи бактериофаги за хигиенизиране и антибактериално лечение на устната кухина. Произвежда се под формата на гел с дозатор, лекарството е способно да неутрализира патогенна флораи фокуса на възпалителния процес. Фагодент се използва при лечение на гнойно-възпалителни процеси на устната лигавица и венците и възстановява свеж дъхи възстановява микрофлората на устната кухина.
Фагодерм– лекарство за профилактика и лечение на заболявания на повърхностните и дълбоки слоеве на кожата и нейните увреждания. Натурален препарат Fagoderm ефективно се справя с вредните бактерии и осигурява цялостно заздравяване на кожата. Подходящ за използване в различни възрастови групипоради съдържанието на естествени компоненти.

Защо бактериофагите са по-добри от антибиотиците?

Целенасоченото унищожаване на микробите дава неоспоримо предимство на фагите пред антибиотиците, които заедно с бактериите унищожават цялата полезна микрофлора. Такова лечение води до нарушаване на цялата система.стомашно-чревния тракт
, дисбактериоза и други заболявания, които са изключени при лечение с бактериофаги.

• Други предимства на бактериофагите:
• способни да унищожават бактерии, които имат силен имунитет към антибиотици; отсъствие;
• странични ефекти
• съвместим с всички лекарства;
• не са пристрастяващи;
• използвани като профилактични средства;
• не намаляват имунитета на тялото;

Подходящ за употреба от всички възрастови групи.

Въпреки факта, че няма противопоказания за лекарства, съдържащи бактериофаги, има случаи, когато лекарствата, съдържащи фаги, не са ефективни, тогава лечението на заболяването продължава с традиционните методи. Според учени и специалисти фаготерапията е голямо революционно откритие в борбата с много инфекциозни заболявания, където медицината преди беше безсилна. Битиеестествени средства за борба с инфекциите, бактериофагите взаимодействат идеално счовешкото тяло

без да причинява вреда. Поради нарастващата резистентност на патогенните микроби към антибиотиците и поради факта, чеалтернативни методи

Намерете

Бактериофаги, приложение в медицината.

Бактериофаги. Приложение в медицинската практика.

Бактериофагите са бактериални вируси, способни специфично да проникват в бактериалните клетки, да ги възпроизвеждат и да причиняват лизис. Те се намират навсякъде, където има бактерии - в почвата, водата,чревния тракт

човек. Фагът има всички биологични характеристики, които са характерни за вирусите.

Фагите се различават по форма - нишковидни, сферични, кубични, фаги с глава и опашка (наподобяват сперматозоиди).

По размер - малки, средни и големи.

Най-сложните структури са големите фаги, състоящи се от глава и опашка. Главата има формата на икосаедър. Главата е свързана с процеса с помощта на яка и чадър. Вътре в израстъка има куха цилиндрична пръчка, която се свързва с главата отвън, израстъкът има способна да се свива протеинова обвивка, завършваща с шестоъгълна базална плоча с къси шипове, от които излизат нишковидни фибрилни структури; разширяване. Плочата и бодлите съдържат лизозим. Процесът има 6 власинки, които осигуряват плътно закрепванефаг към бактериална клетка. Може да има фаги с неконтрактилна обвивка, фаги с къси процеси, фаги с аналогичен процес и фаги без процес.

Химичен състав:

Устойчивост на фаги: фагите понасят температури от 50-60°C. Издържат на замръзване и умират при температура 70°C. Не се влияят от отрови като цианид, флуор, както и от хлороформ и фенол. Фагите са добре запазени в запечатани ампули, но могат да бъдат унищожени чрез кипене, излагане на киселини или UV лъчение.

Механизмът на взаимодействие на фагите с микробна клетка:

Въз основа на техните взаимодействия се разграничават вирулентни и умерени фаги.

Вирулентни фаги – те проникват в бактериалната клетка, размножават се и предизвикват лизиране на бактериите.

Фагите с процес и свиваща се обвивка имат редица характеристики:

Тези фаги се адсорбират върху повърхността на бактериалната клетка с помощта на процесни фибрили в присъствието на подходящи рецептори. След това се активира ензимът ATPase, което води до свиване на обвивката на опашния процес и въвеждане на куха пръчка в клетката. В процеса на пробиване на клетъчните стени участва ензим, лизозим.

Фаговата ДНК преминава през кухия ствол на придатъка и се инжектира в клетката. Капсидът и процесът остават на клетъчната повърхност. След това фаговият протеин и нуклеиновата киселина се възпроизвеждат вътре в клетката. Следващият етап е сглобяването и образуването на зрели фагови частици. Крайният етап: клетъчен лизис и освобождаване на зрели фагови частици от него. Лизисът може да настъпи както отвътре - клетъчната стена се разкъсва и зрелите фаги излизат навътре външна средаи отвън - фагите правят много дупки в клетъчната стена, през които изтича съдържанието на клетката; при такъв лизис фагът не се размножава.

Умерените фаги не лизират всички клетки в популацията; влизат в симбиоза с някои клетки, в резултат на което фаговата ДНК се интегрира в клетъчната хромозома. В този случай геномът на фага се нарича профаг.

Профагът става част от клетъчната хромозома и по време на възпроизвеждането си се репликира синхронно с генома на клетката, без да причинява неговия лизис и се предава на потомството.

Феноменът на симбиоза на микробна клетка с профаг се нарича лизогения.

А културата на бактериите, съдържащи профаг, е лизогенна, това име отразява способността на профага спонтанно или под влияние на фактори средапреминават в цитоплазмата и се държат като вирулентен фаг, който лизира бактериите. При преминаване към вирулентна форма, умереният фаг може да улови част от хромозомата на бактериална клетка и при лизиране да я прехвърли в друга.

Фагите се разделят според техния спектър на действие:

1. Поливалентни - свързани с лизис бактерии (салмонелният фаг лизира само салмонела).

2.Видове (монофаги) - лизират бактерии само от един вид.

3. Типоспецифични - селективно лизират отделни варианти на бактерии в рамките на един вид (патоген Staphylococcus - 33 комплекта).

Практическо приложение:

Фаговите препарати се използват за лечение и профилактика на инфекции и тяхната диагностика. Действието на фагите се основава на тяхната строга специфичност, за получаване на фаговия препарат се използват индустриални щамове и съответните бактериални култури.

Форми на освобождаване: течни, сухи, таблетки, аерозоли, супозитории. Те се въвеждат в тялото парентерално, ентерално и локално. Използва се за лечебни и профилактични цели при различни заболявания(дизентерия, холера, различни гнойно-възпалителни заболявания).

Фагова диагностика: диагностичният принцип се основава на съвместно култивиране на тестови култури с известни и неизвестни фаги; резултатът се счита за положителен, ако има лизис на бактериалната клетка. Може да се наблюдава лизис върху течност и твърдо вещество хранителни среди. На течни хранителни среди се появява избистряне на бактериалната суспензия, а на плътни среди се образуват области на липса на растеж.

Фагово типизиране: определяне на типовия вариант на даден вид с помощта на набор от типови фаги. Произвеждат се тифофаги, фаги за диагностициране на холера, салмонелни фаги и дизентерийни фаги. Фаготипизирането е необходимо при извършване на епидемиологичен анализ на заболяването и за установяване на източника и пътищата на предаване. Чрез откриване на фага се съди за съдържанието на съответните микроорганизми.

№ 10-2013

Снимка, направена с електронен микроскоп,
показва процеса на прикрепване на бактериофаги (T1 колифаги) към повърхността на бактерията E. coli.

В края на ХХ век стана ясно, че бактериите несъмнено доминират в биосферата на Земята, представлявайки повече от 90% от нейната биомаса. Всеки вид има много специализирани видовевируси. По предварителни оценки броят на видовете бактериофаг е около 10 15 . За да разберем мащаба на тази цифра, можем да кажем, че ако всеки човек на Земята открива по един нов бактериофаг всеки ден, ще са необходими 30 години, за да се опишат всичките.

По този начин бактериофагите са най-малко проучените същества в нашата биосфера. Повечето от известните днес бактериофаги принадлежат към разред Caudovirales - опашати вируси. Техните частици са с размери от 50 до 200 nm. Опашка различни дължинии формата осигурява прикрепването на вируса към повърхността на бактерията гостоприемник, главата (капсид) служи като хранилище за генома. Геномната ДНК кодира структурни протеини, които образуват "тялото" на бактериофага, и протеини, които осигуряват възпроизвеждането на фага вътре в клетката по време на инфекция.

Можем да кажем, че бактериофагът е естествен високотехнологичен нанообект. Например, фаговите опашки са „молекулярна спринцовка“, която пробива стената на бактерия и, свивайки се, инжектира своята ДНК в клетката. От този момент започва инфекциозният цикъл. По-нататъшните му етапи се състоят в превключване на механизмите на жизнената активност на бактерията към обслужване на бактериофага, умножаване на неговия геном, изграждане на много копия на вирусни черупки, опаковане на вирусна ДНК в тях и накрая унищожаване (лизис) на клетката гостоприемник.

Бактериофагът не е живо същество, а молекулярен наномеханизъм, създаден от природата.
Опашката на бактериофага е спринцовка, която пробива стената на бактерията и инжектира вирусна ДНК,
който се съхранява в главата (капсид), вътре в клетката.

В допълнение към постоянната еволюционна конкуренция между защитните механизми при бактериите и атаката при вирусите, причината за настоящия баланс може да се счита за факта, че бактериофагите са се специализирали в своето инфекциозно действие. Ако има голяма колония от бактерии, където следващите поколения фаги ще намерят своите жертви, тогава унищожаването на бактериите от литични (убиващи, буквално разтварящи) фаги става бързо и непрекъснато.

Ако няма достатъчно потенциални жертви или външни условияне са много подходящи за ефективно възпроизвеждане на фаги, тогава фагите с лизогенен цикъл на развитие имат предимство. В този случай, след проникване в бактерията, ДНК на фага не задейства незабавно механизма на инфекция, но за момента съществува вътре в клетката в пасивно състояние, често се въвежда в бактериалния геном.

В това състояние на профаг вирусът може да съществува дълго време, преминавайки през цикли на клетъчно делене заедно с бактериалната хромозома. И само когато бактерията попадне в среда, благоприятна за размножаване, се активира литичният цикъл на инфекцията. Освен това, когато ДНК на фага се освобождава от бактериална хромозома, съседните участъци от бактериалния геном често се улавят и тяхното съдържание може впоследствие да бъде прехвърлено към следващата бактерия, която бактериофагът инфектира. Този процес (генна трансдукция) се разглежда най-важното средствопренос на информация между прокариоти - организми без клетъчни ядра.

Как действа бактериофагът?

Всички тези молекулярни тънкости не бяха известни през второто десетилетие на ХХ век, когато „невидимите инфекциозни агенти, унищожавайки бактериите." Но дори и без електронен микроскоп, с помощта на който в края на 40-те години за първи път беше възможно да се получат изображения на бактериофаги, беше ясно, че те са способни да унищожават бактерии, включително патогенни. Този имот веднага беше търсен от медицината.

Първите опити за лечение на дизентерия с фаги, инфекции на рани, холера, коремен тиф и дори чума бяха проведени доста внимателно и успехът изглеждаше доста убедителен. Но след началото на масовото производство и използването на фагови препарати, еуфорията отстъпи място на разочарованието. Какво представляват бактериофагите, как се произвеждат, пречистват и използват лекарствени форми, все още се знаеше много малко. Достатъчно е да се каже, че според резултатите от тест, проведен в Съединените щати в края на 20-те години на миналия век, много индустриални фагови препарати изобщо не съдържат бактериофаги.

Проблемът с антибиотиците

Втората половина на ХХ век в медицината може да се нарече „ера на антибиотиците“. Но дори откривателят на пеницилина Александър Флеминг предупреждава в своята Нобелова лекция, че резистентността на микробите към пеницилина възниква доста бързо. Засега антибиотичната резистентност се компенсира от разработването на нови видове антимикробни лекарства. Но от 90-те години на миналия век стана ясно, че човечеството губи „надпреварата във въоръжаването“ срещу микробите.

Виновен преди всичко неконтролирана употребаантибиотици не само за медицински цели, но и за за превантивни цели, не само в медицината, но и в селското стопанство, хранително-вкусовата промишленост и бита. В резултат на това започна да се развива резистентност към тези лекарства не само в патогенните бактерии, но и в най-често срещаните микроорганизми, живеещи в почвата и водата, което ги прави „условни патогени“.

Такива бактерии съществуват удобно в лечебни заведения, колонизирайки водопроводни инсталации, мебели, медицинско оборудване и понякога дори дезинфекционни разтвори. При хората с отслабена имунна система, които са мнозинството в болниците, те причиняват тежки усложнения.

Не е изненада, че медицинската общност бие тревога. Миналата година, през 2012 г., генералният директор на СЗО Маргарет Чан направи изявление, в което предрича края на ерата на антибиотиците и беззащитността на човечеството срещу инфекциозните болести. обаче практически възможностикомбинаторната химия - основите на фармакологичната наука - далеч не са изчерпани. Друго нещо е, че развитието антимикробни средства- много скъп процес, който не носи толкова печалба, колкото много други лекарства. Така че историите на ужасите за „супермикробите“ са по-скоро предупреждение, което насърчава хората да търсят алтернативни решения.

Бактериофаги и имунитет

Тъй като в природата има безброй бактериофаги и те постоянно навлизат в човешкото тяло с вода, въздух и храна, имунната система просто ги игнорира. Има дори хипотеза за симбиозата на бактериофагите в червата, регулиращи чревната микрофлора. Постигнете малко имунна реакцияе възможно само при продължително въвеждане на големи дози фаги в тялото.

Но по този начин можете да постигнете алергии към почти всяко вещество. И накрая, много важно е бактериофагите да не са скъпи. Разработването и производството на лекарство, състоящо се от прецизно подбрани бактериофаги с напълно дешифрирани геноми, култивирани по съвременни биотехнологични стандарти върху определени щамове бактерии в химически чиста среда и високо пречистени, е с порядъци по-евтино от съвременните комплексни антибиотици.

Това позволява терапията с фаги да бъде бързо адаптирана към променящите се комплекти. патогенни бактериии използват бактериофаги във ветеринарната медицина, където скъпи лекарстване са икономически оправдани.

На медицинско обслужване

Възраждането на интереса към използването на бактериофаги изглежда съвсем логично - естествени враговебактерии – за лечение на инфекции. Всъщност през десетилетията на „ерата на антибиотиците“ бактериофагите активно служеха на науката, но не на медицината, а на фундаменталните молекулярна биология. Достатъчно е да споменем дешифрирането на „тройките” на генетичния код и процеса на рекомбинация на ДНК. Вече се знае достатъчно за бактериофагите, за да се информира изборът на фаги, подходящи за терапевтични цели.

Бактериофагите имат много предимства като потенциални лекарства. На първо място, има безброй от тях. Въпреки че промяната на генетичния апарат на бактериофага също е много по-лесна от тази на бактерията и още повече в висши организми, това не е необходимо. Винаги можете да намерите нещо подходящо в природата. Става въпрос запо-скоро става въпрос за селекция, консолидиране на търсените свойства и възпроизвеждане на необходимите бактериофаги.

Това може да се сравни с отглеждането на породи кучета - впрегатни кучета, кучета пазачи, ловни кучета, хрътки, бойни кучета, декоративни кучета... Всички те си остават кучета, но са оптимизирани за определен типдействия, необходими на човек. Второ, бактериофагите са строго специфични, тоест те унищожават само определен вид микроби, без да инхибират нормална микрофлорачовек.

Трето, когато бактериофаг открие бактерия, която трябва да унищожи, той е в процес на жизнен цикълзапочва да се размножава. По този начин въпросът за дозировката става по-малко остър. Четвърто, бактериофагите не предизвикват странични ефекти. Всички случаи алергични реакциикогато се използват терапевтични бактериофаги, те са причинени или от примеси, от които лекарството не е достатъчно пречистено, или от токсини, освободени по време на масивната смърт на бактерии. Най-новото явление, „ефектът на Херксхаймер“, често се наблюдава при употребата на антибиотици.

Двете страни на монетата

За съжаление, недостатъците медицински бактериофагимного също. Най-много основен проблемпроизтича от предимството на високата специфичност на фагите. Всеки бактериофаг заразява строго определен вид бактерии, дори не таксономичен вид, а редица по-тесни разновидности, щамове. Относително казано, сякаш куче пазачтя започна да лае само на двуметрови бандити, облечени в черни дъждобрани, и не реагира по никакъв начин на тийнейджър с шорти, който се катери в къщата.

Следователно, не е необичайно настоящите фагови препарати да се провалят ефективно приложение. Лекарство, направено срещу определен набор от щамове и перфектно лекуващо стрептококово възпалено гърло в Смоленск, може да бъде безсилно срещу всички признаци на същото възпалено гърло в Кемерово. Заболяването е едно и също, причинява се от един и същи микроб, а щамовете на стрептококите в различните региони са различни.

За най-ефективното използване на бактериофага е необходимо точна диагнозапатогенен микроб, до щама. Най-често срещаният диагностичен метод сега, културната култура, отнема много време и не осигурява необходимата точност. Бързи методи- типизиране чрез полимеразна верижна реакция или масспектрометрия - се прилагат бавно поради високата цена на оборудването и по-високите изисквания към квалификацията на лаборантите. В идеалния случай изборът на фагови компоненти на лекарството може да се направи срещу инфекцията на всеки отделен пациент, но това е скъпо и неприемливо на практика.

Друг важен недостатък на фагите е тяхната биологична природа. В допълнение към факта, че бактериофагите изискват специални условиясъхранение и транспортиране, този метод на лечение отваря поле за много спекулации по темата „чуждо ДНК в човек“. И въпреки че е известно, че бактериофагът по принцип не може да зарази човешка клетка и да въведе своята ДНК в нея, не е лесно да се промени общественото мнение.

от биологична природаи доста голям размер в сравнение с нискомолекулните лекарства (същите антибиотици), възниква трето ограничение - проблемът с доставянето на бактериофага в тялото. Ако се развие микробна инфекция, където бактериофагът може да се приложи директно под формата на капки, спрей или клизма - върху кожата, отворени рани, изгаряния, лигавици на носоглътката, ушите, очите, дебелото черво - тогава няма проблеми.

Но ако инфекцията настъпи във вътрешните органи, ситуацията е по-сложна. Случаи успешно лечениеинфекции на бъбреците или далака по време на нормалното устноизвестни са препарати от бактериофаг. Но механизмът на проникване на относително големи (100 nm) фагови частици от стомаха в кръвния поток и вътрешните органи е слабо разбран и варира значително от пациент на пациент. Бактериофагите също са безсилни срещу онези микроби, които се развиват вътре в клетките, например причинителите на туберкулоза и проказа. През стената човешка клеткабактериофагът не може да премине.

Трябва да се отбележи, че противопоставянето на употребата на бактериофаги и антибиотици в медицински целине трябва. При съвместното им действие се наблюдава взаимно усилване на антибактериалния ефект. Това позволява например да се намали дозата на антибиотиците до стойности, които не причиняват значителни странични ефекти. Съответно, механизмът за развитие на резистентност към двата компонента в бактериите комбинирано лекарствопочти невъзможно.

Разширяване на Арсенал антимикробни средствадава повече степенисвобода при избора на методи на лечение. По този начин научно обоснованото развитие на концепцията за използване на бактериофаги в антимикробната терапия е обещаваща посока. Бактериофагите служат не толкова като алтернатива, колкото като допълнение и усилвател в борбата с инфекциите.

1. В медицината:

Една от областите на използване на бактериофагите е антибактериалната терапия, алтернатива на антибиотиците. Например се използват бактериофаги: стрептококови, стафилококови, клебсиелни, дизентерийни поливалентни, пиобактериофаги, коли, протей и колипротей и др.

Бактериофагите също се използват в генното инженерство като вектори, които пренасят участъци от ДНК; възможен е и естествен генен трансфер между бактерии чрез някои фаги (трансдукция).

2. По биология

Бактериофагите М13, фагите Т4, Т7 и фагите l се използват за изследване на взаимодействията протеин-протеин, протеин-пептид и ДНК-протеин чрез метода на фагов дисплей.

Тъй като възпроизвеждането на бактериофаги е възможно само в живи клетки, бактериофагите могат да се използват за определяне на жизнеспособността на бактериите. Тази посока има големи перспективи, тъй като един от основните въпроси в различните биотехнологични процеси е определянето на жизнеспособността на използваните култури.

ПРЕДИМСТВА НА БАКТЕРИОФАГИТЕ ПРЕД АНТИБИОТИКИТЕ:

• · високоефективен биологични лекарстваантибактериално действие за профилактика и лечение на остри чревни инфекции и гнойно-възпалителни заболявания, лечение на дисбактериоза;
• · при използване не нарушават нормалната човешка биоценоза (за разлика от антибиотиците, след които винаги се налага лечение на дисбактериоза – бел. на автора);
• · незаменим при резистентност на патогените към антибиотици;
• Може да се използва в комплексна терапияс други лекарства;
• · необходим за лечение на дисбактериоза в комбинация с лекарства, които нормализират чревната микрофлора;
• · препоръчва се за възрастни и деца;
• · са направени от естествени суровини.

Към ползитеБактериофагните лекарства имат тясна специфичност на действие, която, за разлика от антибиотиците, не предизвиква инхибиране на нормалната микрофлора. Доказан стимулиращ ефект стафилококов бактериофагвърху бифидобактериите - най-важният компонент на чревната микробиоценоза. Използването на бактериофаги за лечение на инфекциозни заболявания стимулира факторите на специфичния и неспецифичния имунитет, което е особено ефективно за лечение на хронични възпалителни заболявания на фона на имуносупресивни състояния и бактериално носителство.

И антибиотиците, и бактериофагите действат директно върху микробите, само антибиотиците унищожават не само патогенната, но и нормалната микрофлора, нарушавайки естествения баланс, докато бактериофагите действат само върху патогенни микроорганизми. Чувствителни към запознанства микробна клетка, фагът прониква вътре в него, превключва механизма си на действие към възпроизвеждане на себеподобни, които, разкъсвайки клетъчната мембрана, атакуват други микроби в десетократно количество. Лизисът става спонтанен и освобождаването на нежелани микроби става за няколко часа. Трябва също да се спомене комплексни препарати, които са набор от фаги за няколко патогена наведнъж: това е пиобактериофаг за лечение на гнойно-септични заболявания и интестибактериофаг срещу чревни инфекции.

Основните производители на бактериофаги в нашата страна са NPO Immunopreparat (Ufa), предприятие за производство на бактериални препарати ( Нижни Новгород), MP "Biofon" (Саратов), ​​NPO "Biomed" (Перм).

Клиничната практика показва ефективността на използването на бактериофаги за инфекциозни заболявания на стомашно-чревния тракт, както и за възпалителни заболяваниясинуси, устната кухина, горна респираторен тракт, пикочно-половата система, холецистит и др., причинени от бактерии, чувствителни към фага. Но фагите, тези „естествени санитари“, могат да се използват не само за лечение, но и за профилактика на инфекциозни заболявания. Те са нетоксични, нямат противопоказания за употреба и могат да се използват в комбинация с всякакви други лекарства. Те могат да се предписват на бременни, кърмачки и деца на всяка възраст, включително недоносени.

Основното условие за успешното им използване е тестването на изолираната култура за чувствителност към съответния фаг. Беше отбелязан удивителен модел: за разлика от антибиотиците, чувствителността на клиничните щамове микроорганизми към бактериофагите е стабилна и има тенденция да се увеличава, което може да се обясни с обогатяване лекарствени лекарстванови раси от фаги.

Препаратите от бактериофаг се предписват перорално при заболявания вътрешни органиили локално, директно към лезията. Ефектът на фага се проявява в рамките на 2-4 часа след прилагането му (което е особено важно при условия на интензивно лечение). Бактериофагите проникват в кръвта, лимфата и се екскретират през бъбреците, дезинфекцирайки пикочните пътища. През 20-те години на миналия век фагите се използват активно при лечението на различни заболявания.