Application des phages en biotechnologie. Utilisation pratique des bactériophages

Les préparations de phages sont utilisées pour le traitement et la prévention des maladies infectieuses, ainsi que pour le diagnostic - pour déterminer la sensibilité des phages et le typage des phages lors de l'identification des micro-organismes. L'action des phages repose sur leur stricte spécificité. L'effet thérapeutique et prophylactique des phages est déterminé par l'activité lytique du phage lui-même, ainsi que par la propriété immunisante des composants détruits (antigènes) présents dans les phagolysats. cellules microbiennes, surtout en cas d'utilisation répétée. Lors de l'obtention de préparations de phages, des souches de production éprouvées de phages et, par conséquent, des cultures typiques de micro-organismes sont utilisées. Une culture bactérienne dans un milieu nutritif liquide, qui est en phase logarithmique de reproduction, est infectée par une suspension utérine du phage.

La culture lysée par le phage (généralement le lendemain) est filtrée à travers des filtres bactériens et une solution de quinosol est ajoutée au filtrat contenant le phage comme conservateur.
La préparation de phages finie est liquide clair couleur jaunâtre. Pour une conservation plus longue, certains phages sont disponibles sous forme sèche (en comprimés). Dans le traitement et la prévention des infections intestinales, les phages sont utilisés simultanément avec une solution de bicarbonate de sodium, car le contenu acide de l'estomac détruisent les phages. Le phage ne persiste pas longtemps dans l’organisme (5 à 7 jours), il est donc recommandé de le réutiliser.

En Union soviétique, les médicaments suivants ont été produits pour le traitement et la prévention des maladies : typhoïde, salmopelose, dysenterie, coliphage, phage staphylococcique et streptocoque. Actuellement, les phages sont utilisés à des fins de traitement et de prévention en association avec des antibiotiques. Cette application a un effet plus efficace sur les formes de bactéries résistantes aux antibiotiques.

Les bactériophages diagnostiques sont largement utilisés pour identifier les bactéries isolées d'un patient ou d'objets environnementaux infectés. À l'aide de bactériophages, en raison de leur grande spécificité, il est possible de déterminer les types de bactéries et, avec une plus grande précision, les types individuels de bactéries isolées. Actuellement, le diagnostic phagique et le lysotypage des bactéries du genre Salmonella, Vibrio et staphylocoques ont été développés. La typographie permet d'établir la source de l'infection, d'étudier les relations épidémiologiques et de distinguer les cas sporadiques de maladies des cas épidémiques.
Le diagnostic phagique et le lysotypage reposent sur le principe de co-culture d'un micro-organisme isolé avec les espèces ou types de phages correspondants. Résultat positif On considère qu'il y a une lyse bien définie de la culture étudiée avec le phage de l'espèce, puis avec l'un des phages typiques.

Les réalisations de la médecine et des produits pharmaceutiques modernes sont considérables, mais agents pathogènes Ils s’améliorent et s’adaptent constamment aux effets de ces médicaments qui étaient mortels pour eux il y a seulement quelques années. Là où les antibiotiques sont impuissants, les bactériophages aideront à combattre les micro-organismes pathogènes.

Que sont les bactériophages

Traduit littéralement du grec ancien, les bactériophages sont des mangeurs de bactéries. Ce terme biologique fait référence aux virus qui infectent sélectivement les cellules bactériennes.

Les bactériophages sont présents partout où vivent les bactéries, leur habitat peut donc être l'air, l'eau, le sol, le corps humain, la nourriture et les vêtements.

Caractéristiques de la structure d'un bactériophage : un tel virus n'a pas de structure cellulaire, il n'y a que du matériel génétique recouvert d'une enveloppe protéique sur le dessus. Ils doivent donc rechercher des micro-organismes cellulaires adaptés à leur reproduction.

Le phage commence son activité destructrice pour la bactérie en injectant son propre informations génétiques, puis commence la reproduction active. Lorsqu'une cellule bactérienne est détruite, de 100 à 200 nouveaux bactériophages émergent à travers ses fragments, qui commencent immédiatement à infecter les bactéries voisines.

Espèces

Les bactériophages les plus connus :

• dysentérique;
• staphylococcique;
• streptocoque;
• potassium;
• pseudomonas;
• Pseudomonas aeruginosa.

Avantages

Certains scientifiques affirment que l'utilisation de médicaments à base de bactériophages entrera bientôt en concurrence avec l'utilisation d'antibiotiques dans le traitement de diverses maladies.

La base de cette hypothèse audacieuse est fournie par les avantages suivants de l’utilisation des phages :

• absence de dépendance et contre-indications à l'utilisation du médicament;
• aucun effet inhibiteur sur le système immunitaire ;
• action sélective (la flore bactérienne bénéfique reste intacte) ;
• combinaison harmonieuse avec d'autres méthodes de traitement, y compris la thérapie aux antibiotiques (selon les résultats de la recherche, les phages renforcent même leur effet);
• un effet prononcé dans le traitement de la lenteur conditions douloureuses causée par des agents bactériens insensibles aux antibiotiques.

Cela permet au bactériophage d’être utilisé avec succès chez les enfants, les personnes âgées, les femmes enceintes et les patients affaiblis.

Indications

Les indications pour inclure les bactériophages dans le schéma thérapeutique sont les infections suivantes :

• chirurgical (abcès, panaritium, paraproctite, ostéomyélite, furoncles, brûlures, phlegmon, anthrax, plaies purulentes) ;
• urogénital (cystite, pyélonéphrite, colpite, urétrite, endométrite, salpingoophorite);
• entéral (cholécystite, gastro-entérocolite, dysbiose intestinale);
• empoisonnement du sang;
• maladies des organes ORL (amygdalite, sinusite, otite moyenne) ;
• maladies des voies respiratoires et des poumons (trachéite, pleurésie, laryngite, bronchite, pneumonie).

Méthodes d'application

La méthode par laquelle le bactériophage doit être utilisé dépend directement de la nature et de l'emplacement de la source de l'inflammation. DANS différentes situations serait approprié méthodes suivantes Applications :

• oralement ( médicament pris oralement);
• rectale (lavement bactériophage);
• localement (sous forme de lavage, lotions, irrigation, instillation, rinçage, administration de turundas imbibés du médicament).

Le bactériophage agit plus efficacement si le traitement combine différentes méthodes d'application. Il existe certaines indications cliniques pour lesquelles les bactériophages en comprimés sont pris par voie orale, et le bactériophage liquide sous forme de lotion a un effet local.

Les préparations à base de bactériophages, produites sous forme de solutions, d'aérosols, de comprimés, de suppositoires et de gels, gagnent en popularité. Formulaires de pharmacie médicaments fournis instructions détaillées comment prendre un bactériophage.

Contre-indications

La plupart des personnes avec un certain degré de méfiance envisagent la possibilité d'un traitement avec des bactériophages, bien que l'efficacité et, surtout, la sécurité d'une telle thérapie aient déjà été prouvées.

Le seul contre-indication possible Peut être sensibilité accrue aux bactériophages, bien que les cas de réaction allergique aux bactériophages ne soient pas typiques.

Préparations de bactériophages

L'industrie pharmaceutique propose de nombreux médicaments dont le principe d'action repose sur l'activité antimicrobienne des bactériophages.

• Intesti-bactériophage (Intestiphage)

  

  Liquide médicament immunobiologique antimicrobien. Il inhibe l'activité des micro-organismes, provoquant des maladies tractus gastro-intestinal (dysenterie bactérienne, fièvre typhoïde, entérocolite, fièvre paratyphoïde, dysbactériose, salmonellose). Il est utilisé en interne et en lavement. Contre-indications : hypersensibilité au médicament. Effets secondaires : chez le nouveau-né, des éruptions cutanées et des régurgitations sont possibles dans les 2 premiers jours d'utilisation.

• Pyobactériophage polyvalent (Sextaphage)

  

  Fait face avec succès aux maladies purulentes-septiques des nouveau-nés et des nourrissons, aux maladies purulentes-inflammatoires des organes ORL et aux infections entérales. Utilisé pour traiter les plaies nouvellement infectées. Il n’y a aucune contre-indication ni effet secondaire.

• Bactériophage Klebsiella pneumoniae (Klebsifag)

  

  Affecte les bactéries provoquant une pneumonie, ozène, rhinosclérome. Il aide également en cas d'affections septiques généralisées, à prévenir la contamination par des souches nosocomiales de Klebsiella. Il n'y a aucun effet secondaire. Contre-indication : hypersensibilité aux composants.

• Bactériophage de Salmonella

  

  Détruit les cellules de Salmonella et les micro-organismes de structure antigénique similaire. Convient au traitement de la salmonellose chez les enfants et les adultes. Il n’y a aucune contre-indication ni effet secondaire.

• Bactériophage Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)

  

  Il est utilisé en thérapie lorsque divers organes sont affectés par Pseudomonas aeruginosa. Aucun effet secondaire n’a été identifié. Contre-indication : hypersensibilité au médicament.

• Bactériophage streptococcique (Streptophage)

  

  Tue les bactéries streptococciques, ce qui rend les médicaments à base de celles-ci indispensables dans le traitement des maux de gorge, de l'amygdalite, de la sinusite, du panaritium, des plaies purulentes et de nombreuses autres affections. Pour traiter une sinusite, il est recommandé d’instiller ce bactériophage dans le nez. Il n'y a aucun effet secondaire. Contre-indication : hypersensibilité au médicament.

• Bactériophage coli

  

  Il a un effet antibactérien spécifique dirigé exclusivement contre les souches pathogènes d'Escherichia coli. Prescrit pour les lésions du tractus gastro-intestinal, la suppuration des plaies, la septicémie des nouveau-nés, la conjonctivite, les infections urogénitales. Contre-indication : hypersensibilité au médicament. Aucun effet secondaire n’a été identifié.

• Bactériophage Klebsiella polyvalent

  

  Efficace dans le traitement de la péritonite, de la pleurésie, des maladies purulentes-inflammatoires en gynécologie. Il est également utilisé dans le traitement de la stomatite, de la parodontite et de l'inflammation des sinus. Il n'y a aucun effet secondaire. Contre-indication : hypersensibilité aux composants du médicament.

• Bactériophage Coliproteus

  

  DANS forme liquide en demande pour la prévention et le traitement de la colpite et de l'entérocolite. Sous forme de comprimés, il est le plus souvent utilisé pour exécuter des formulaires pyélonéphrite et cystite, processus inflammatoires dans les organes pelviens. Contre-indication : allergie à l'un des composants du médicament. Il n'y a aucun effet secondaire.

• Bactériophage dysentérique

  

  Utilisé pour le traitement et la prévention de la dysenterie. Aucun effet secondaire n’a été identifié. Contre-indications : hypersensibilité aux composants et pour la forme comprimé du médicament - âge de la patiente est inférieur à 1 an, grossesse et allaitement.

N'exagérez pas le danger des virus inclus dans médicaments similaires et des analogues de bactériophages. Ils ne sont mortels que pour les bactéries responsables des maladies. Si le médecin juge approprié d'inclure des bactériophages dans le schéma thérapeutique, vous devez avoir confiance et vous préparer à un prompt rétablissement.

L'utilisation des bactériophages s'effectue exclusivement aux fins prévues et sous le contrôle du médecin traitant.

Les bactériophages sont des virus spécifiques qui attaquer et endommager les microbes. En se multipliant à l’intérieur de la cellule, ils détruisent les bactéries. Dans ce cas, la microflore pathogène est détruite et la microflore bénéfique est préservée.

L'utilisation de ces virus a été proposée au début du siècle pour le traitement des maladies infectieuses. Cependant, l’intérêt pour eux dans de nombreux pays du monde a perdu après l’avènement des antibiotiques. Aujourd’hui, l’intérêt pour ces virus revient.

Caractéristiques structurelles et habitat

Que sont les bactériophages ? Il s’agit d’un vaste groupe de virus, 100 fois plus petits que les cellules bactériennes. La structure des phages, lorsqu’on l’agrandit plusieurs fois, est étonnamment diversifiée.

Quels sont les types de bactériophages ?

Considérons les types de microbes et leur objectif, en fonction de leur type.

Il existe dix-neuf familles de virus, de types différents acide nucléique(ADN ou ARN), ainsi que la forme et la structure du génome.

Les bactériophages en médecine classifié en fonction de la vitesse d'influence sur les bactéries pathogènes :

1. Bactériophages tempérés détruire lentement et partiellement les micro-organismes pathogènes, provoquant des changements irréversibles qui sont transmis à la génération suivante de microbes. C'est ce qu'on appelle l'effet lysogène.
2. Molécules virales virulentes, étant entrés dans les cellules microbiennes, elles se multiplient activement et rapidement. Ils entraînent la mort quasi instantanée de la bactérie (effet lytique).
3. Type modéré de microbes utilisé comme traitement alternatif infections bactériennes. Ils présentent certains avantages :
4. Formulaire pratique. Le médicament est produit pour administration orale sous forme de solution ou sous forme de comprimé.

Contrairement aux antibiotiques, les bactériophages n'ont aucun effet secondaire et sont moins susceptibles de provoquer réaction allergique, n'ont pas d'effets négatifs secondaires.

Il n’y a pas de résistance microbienne. Il est plus difficile pour les bactéries de s'adapter aux virus, et quand impact complexe c'est presque impossible.

Mais il y a aussi des inconvénients :

• le cours du traitement est plus long;
• certaines difficultés de choix le bon groupe médicaments;
• Le génome bactérien est transféré d'un microbe à un autre.

En médecine, compte tenu de la spécificité des virus décrits, ils préfèrent utiliser des complexes et bactériophages polyvalents, qui contiennent plusieurs variétés de ces microbes.

Liste et description des bactériophages:

1. Dysfak, dysentérique polyvalent. Cela provoque la mort de Shigella Flexner et Sonne.
2. Typhoïde tue les agents responsables de la fièvre typhoïde, la salmonelle.
3. Klebsiella polyvalente. C'est un remède complexe qui détruit Klebsiella pneumoniae, l'ozène et le rhinosclérome.
4. Klebsiella pneumoniae, Klebsifagus – super aide dans la lutte contre les maladies urogénitales, respiratoires, systèmes digestifs, infections chirurgicales, pathologies septiques généralisées.
5. Coliprotéophage, coliprotéen. Destiné au traitement de la pyélonéphrite, de la cystite, de la colite et d'autres maladies causées par Proteus et E. coli.
6. Coliphage, si. Efficace dans le traitement des infections cutanées et organes internes, provoqué par Escherichia coli entéropathogène E. Coli.
7. Protéophage, Proteus a un effet néfaste sur les microbes protéens spécifiques vulgaris et mirabilis, qui sont des agents responsables de l'inflammation purulente des pathologies intestinales.
8. Streptocoque, le streptophage neutralise rapidement les staphylocoques libérés lors d'éventuelles infections purulentes.
9. Pseudomonas aeruginosa. Recommandé pour le traitement de l'inflammation causée par Pseudomonas aeruginosa. Lyse la bactérie Pseudomonas aeruginosis.
10. Pyobactériophage complexe. C'est un mélange de phagolysats de streptocoques, d'entérocoques, de staphylocoques, de pseudomanus aeruginosis, d'Escherichia coli, de Klebsiella oxytoca et de pneumonie.
11. Sectafage, pyobactériophage polyvalent. A un effet néfaste sur Escherichia coli.
12. Intensité. Médicament complexe lyse Shigilla, Salmonella, Enerococcus, Staphylococcus, Pseudomanis proteus et Aerunina.

Seul un médecin, après avoir examiné et identifié une infection, doit prescrire des médicaments. Leur utilisation indépendante peut s'avérer inefficace car la sensibilité aux phages ne peut être déterminée sans tests spéciaux.

Le schéma thérapeutique est développé individuellement pour chaque client. Le plus souvent, des médicaments sont utilisés pour traiter la dysbiose intestinale. La durée du traitement peut durer environ cinq jours, mais dans certains cas jusqu'à 15 jours. Répétez les cours 2 à 3 fois pour une plus grande efficacité.

Un exemple de traitement contre une infection staphylococcique :

• pour un enfant jusqu'à six mois – 5 ml ;
• de six mois à un an – 10 ml ;
• enfant de un à trois ans – 15 ml;
• de 3 ans à 8-20 ml ;
• pour un enfant après huit ans - 30 ml.;
• Les nourrissons reçoivent des phages par voie orale, sous forme de gouttes nasales ou sous forme de lavement.

Les bactériophages se multiplient à l’intérieur des bactéries et les tuent ainsi. Alors que des médicaments sont consommés pendant le traitement et que leur quantité diminue, le nombre de phages peut au contraire augmenter.

Quand la nourriture des phages disparaît - bactéries nocives, les phages eux-mêmes disparaissent.

Les préparations de bactériophages sont utilisées dans le traitement des maladies chez les enfants :

• infections de l'oreille;
• infections génito-urinaires ;
• infections respiratoires;
• infections chirurgicales ;
• infections du tractus gastro-intestinal;
• infections oculaires, etc.

Pour cultiver des bactériophages, du matériel contenant des bactériophages est appliqué sur un milieu nutritif ensemencé avec une culture bactérienne spécifique. Aux endroits où elles pénètrent, une zone de bactéries détruites se forme, qui est un espace vide. Cette matière est éliminée avec une aiguille bactériologique. Il est transféré dans une suspension contenant une jeune culture bactérienne. Ces étapes sont effectuées jusqu'à 10 fois pour garantir que le bactériophage obtenu est pur.

À base de bactériophages, les médicaments sont produits sous forme de suppositoires, d'aérosols, de comprimés, de solutions et autres formes. Le nom du médicament fait référence au groupe de bactéries qu’il est destiné à combattre.

Comparaison avec les antibiotiques

Contrairement aux antibiotiques, tous les types de médicaments bactériophages n'ont pas d'effets néfastes sur le corps humain.

Chaque type affecte sélectivement les micro-organismes, de sorte qu'ils non seulement ne nuisent pas à la microflore, mais sont également utilisés dans le traitement de la dysbiose. Cependant, ces médicaments sont beaucoup moins utilisés que les antibiotiques pour plusieurs raisons :

1. Les bactériophages ne pénètrent pas dans le sang. Ils ne sont utilisés que s'il est possible de délivrer facilement le médicament jusqu'au site d'exposition. Par exemple, gargarisez-vous, appliquez directement sur une plaie, buvez si vous avez une infection intestinale.
2. Pour utiliser des bactériophages, il est important d’avoir confiance dans le diagnostic. Les exceptions sont médicaments combinés avec des bactériophages contre divers agents pathogènes. L'efficacité de ces médicaments est moindre et leur prix est plus élevé.

À propos des auteurs

Valentin Viktorovitch Vlassov— Académicien de l'Académie des sciences de Russie, docteur en sciences chimiques, professeur, directeur de l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie (Novossibirsk). Lauréat du Prix d'État de la Fédération de Russie (1999). Auteur et co-auteur de plus de 300 travaux scientifiques et 20 brevets.

Vera Vitalievna Morozova— Candidat en sciences biologiques, chercheur principal au Laboratoire de microbiologie moléculaire de l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale SB RAS (Novossibirsk). Auteur de plus de 30 articles scientifiques et de 6 brevets.

Igor Viktorovitch Babkine— Candidat en sciences biologiques, chercheur principal au Laboratoire de microbiologie moléculaire de l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale SB RAS (Novossibirsk). Auteur et co-auteur de 58 articles scientifiques et de 2 brevets.

Nina Viktorovna Tikunova— Docteur en sciences biologiques, chef du laboratoire de microbiologie moléculaire de l'Institut de biologie chimique et de médecine fondamentale SB RAS (Novossibirsk). Auteur et co-auteur de 120 articles scientifiques et 21 brevets.

Au milieu du siècle dernier sciences biologiques a fait un pas en avant révolutionnaire en établissant la base moléculaire du fonctionnement des systèmes vivants. Un rôle énorme dans la recherche réussie qui a conduit à la définition nature chimique molécules héréditaires, décodage code génétique et la création de technologies de manipulation génétique, ont joué un rôle dans les bactériophages découverts au début du siècle dernier. Aujourd'hui, ces virus bactériens maîtrisent de nombreux « métiers » utiles pour l'homme : ils sont utilisés non seulement comme médicaments antibactériens sûrs, mais aussi comme désinfectants et même comme base pour la création de nanodispositifs électroniques.

Quand dans les années 1930 un groupe de scientifiques s'est penché sur les problèmes du fonctionnement des systèmes vivants, puis dans la recherche des modèles les plus simples auxquels ils ont prêté attention bactériophages- les virus bactériens. Après tout, parmi les objets biologiques, il n'y a rien de plus simple que les bactériophages. De plus, ils peuvent être cultivés et analysés facilement et rapidement, et les programmes génétiques viraux sont petits.

Un phage est une structure naturelle de taille minimale contenant un programme génétique (ADN ou ARN) très compact, dans lequel il n'y a rien de superflu. Ce programme est inclus dans enveloppe protéique, équipé d'un ensemble minimum de dispositifs pour sa délivrance à l'intérieur de la cellule bactérienne. Les bactériophages ne peuvent pas se reproduire seuls et, en ce sens, ils ne peuvent pas être considérés comme des objets vivants à part entière. Leurs gènes ne commencent à fonctionner que chez les bactéries, en utilisant les systèmes biosynthétiques et les réserves de molécules nécessaires à la synthèse disponibles dans la cellule bactérienne. Cependant, les programmes génétiques de ces virus ne sont pas fondamentalement différents de ceux d’autres virus. organismes complexes, ainsi, des expériences avec des bactériophages ont permis d'établir les principes fondamentaux de la structure et du fonctionnement du génome.

Par la suite, ces connaissances et les méthodes développées au cours de la recherche sont devenues la base du développement de la science biologique et médicale, ainsi que d'un large éventail d'applications biotechnologiques.

Combattants d'agents pathogènes

Les premières tentatives d'utilisation des bactériophages pour traiter les maladies infectieuses ont été faites presque immédiatement après leur découverte, mais le manque de connaissances et les biotechnologies imparfaites de l'époque n'ont pas permis d'obtenir un succès complet. Néanmoins, d'autres pratiques cliniques ont montré la possibilité fondamentale candidature réussie bactériophages à maladies infectieuses tractus gastro-intestinal, système génito-urinaire, pour les affections purulentes-septiques aiguës des patients, pour le traitement des infections chirurgicales, etc.

Par rapport aux antibiotiques, les bactériophages présentent de nombreux avantages : ils ne provoquent pas d’effets secondaires et sont également strictement spécifiques à certains types de bactéries, de sorte que leur utilisation ne perturbe pas le microbiome humain normal. Cependant, une sélectivité aussi élevée crée également des problèmes : pour réussir à traiter un patient, il faut savoir exactement agent infectieux et sélectionnez le bactériophage individuellement.

Les phages peuvent également être utilisés à titre prophylactique. Ainsi, l'Institut de recherche de Moscou en épidémiologie et microbiologie porte son nom. G. N. Gabrichevsky a développé un produit préventif "FUDFAG" basé sur un cocktail de bactériophages, qui réduit le risque d'infection par des infections aiguës. infections intestinales. Etudes cliniques a montré que la prise du médicament pendant une semaine permet de se débarrasser d'Escherichia coli hémolysante et d'autres agents pathogènes et bactéries opportunistes, provoquant une dysbiose intestinale.

Les bactériophages sont utilisés pour traiter les maladies infectieuses non seulement de l'homme, mais aussi des animaux domestiques et d'élevage : mammite chez la vache, colibacillose et escherichiose chez les veaux et les porcs, salmonellose chez les poulets... Il est particulièrement pratique d'utiliser des préparations de phages dans le cas de aquaculture - pour le traitement des poissons et des crevettes d'élevage industriel, car ils durent longtemps dans l'eau. Les bactériophages aident également à protéger les plantes, bien que l'utilisation de la technologie des phages dans ce cas soit difficile en raison de l'influence de facteurs naturels, tels que soleil et la pluie, destructrice pour les virus.

Les phages peuvent jouer un rôle important dans le maintien de la sécurité microbiologique des produits alimentaires, car l'utilisation d'antibiotiques et d'agents chimiques dans l'industrie alimentaire ne résout pas ce problème, tout en réduisant simultanément le niveau de propreté environnementale des produits. La gravité du problème lui-même est attestée par des données statistiques : par exemple, aux États-Unis et en Russie, jusqu'à 40 000 cas de salmonellose sont enregistrés chaque année, dont 1 % meurent. La propagation de cette infection dans dans une large mesure est associée à l'élevage, à la transformation et à la consommation de divers types de volailles, et les tentatives d'utilisation de bactériophages pour la combattre ont donné des résultats prometteurs.

Oui, une entreprise américaine Intralytix produit des préparations de phages pour lutter contre la listériose, la salmonellose et la contamination bactérienne par E. coli. Ils sont approuvés pour être utilisés comme additifs empêchant la croissance de bactéries sur les aliments - ils sont pulvérisés sur les produits à base de viande et de volaille, ainsi que sur les légumes et les fruits. Des expériences ont montré qu'un cocktail de bactériophages peut être utilisé avec succès dans le transport et la vente de poissons d'étang vivants afin de réduire la contamination bactérienne non seulement de l'eau, mais également du poisson lui-même.

Une application évidente des bactériophages est désinfection, c'est-à-dire la destruction des bactéries dans des endroits où elles ne devraient pas se trouver : dans les hôpitaux, sur production alimentaire etc. À cet effet entreprise britannique Phage fixe développé une méthode de fixation de préparations de phages sur des surfaces, assurant la préservation de l'activité biologique des phages jusqu'à trois ans.

Bactériophages - « drosophile » de la biologie moléculaire

En 1946, lors du 11e symposium dans le célèbre laboratoire américain de Cold Spring Harbor, la théorie « un gène - une enzyme » est proclamée. Le bactériologiste A. Hershey et « l'ancien » physicien et biologiste moléculaire M. Delbrück ont ​​rapporté l'échange de caractéristiques génétiques entre divers phages tout en infectant simultanément des cellules d'E. coli. Cette découverte, faite à une époque où le porteur physique du gène n'était pas encore connu, indiquait que le phénomène de « recombinaison » - mélange de caractéristiques génétiques, est caractéristique non seulement organismes supérieurs, mais aussi des virus. La découverte de ce phénomène a permis par la suite d'étudier en détail les mécanismes moléculaires de réplication. Plus tard, des expériences avec des bactériophages ont permis d'établir les principes de structure et de fonctionnement des programmes génétiques.

En 1952, A. Hershey et M. Chase ont prouvé expérimentalement que informations héréditaires le bactériophage T2 n'est pas codé dans des protéines, comme le pensaient de nombreux scientifiques, mais dans des molécules d'ADN (Hershey & Chase, 1952). Les chercheurs ont suivi le processus de reproduction dans deux groupes de bactériophages, dont l’un portait des protéines radiomarquées et l’autre des molécules d’ADN. Après infection de bactéries par de tels phages, il s'est avéré que seul l'ADN viral était transféré dans la cellule infectée, ce qui témoigne de son rôle dans le stockage et la transmission d'informations héréditaires.

La même année, les généticiens américains D. Lederberg et N. Zindler, dans une expérience impliquant deux souches de Salmonella et le bactériophage P22, établissent que le bactériophage est capable d'incorporer des fragments d'ADN de la bactérie hôte au cours du processus de reproduction et de les transmettre à d'autres. bactéries lors de l'infection (Zinder & Lederberg, 1952). Ce phénomène de transfert de gène d'une bactérie donneuse à une bactérie receveuse a été appelé « transduction ». Les résultats de l'expérience sont devenus une autre confirmation du rôle de l'ADN dans la transmission des informations héréditaires.

En 1969, A. Hershey, M. Delbrück et leur collègue S. Luria sont devenus lauréats du prix Nobel « pour leurs découvertes concernant le mécanisme de réplication et la structure génétique des virus ».

En 1972, R. Bird et ses collègues, en étudiant le processus de réplication (copie des informations cellulaires) de l'ADN d'E. coli, ont utilisé des bactériophages comme sondes pouvant s'intégrer dans le génome d'une cellule bactérienne et ont découvert que le processus de réplication se déroule en deux étapes. directions le long du chromosome (Stent, 1974).

Sept jours de création

Les méthodes modernes de biologie synthétique permettent non seulement d'introduire diverses modifications dans le génome des phages, mais également de créer des phages actifs complètement artificiels. Technologiquement, ce n'est pas difficile, il suffit de synthétiser le génome du phage et de l'introduire dans une cellule bactérienne, et là, tous les processus nécessaires à la synthèse des protéines et à l'assemblage de nouvelles particules de phage démarreront. Dans les laboratoires modernes, ce travail ne prendra que quelques jours.

Les modifications génétiques sont utilisées pour modifier la spécificité des phages et augmenter leur efficacité. action thérapeutique. Pour ce faire, les phages les plus agressifs sont dotés de structures de reconnaissance qui les lient aux bactéries cibles. En outre, des gènes codant pour des protéines toxiques pour les bactéries et perturbant le métabolisme sont en outre insérés dans les génomes viraux, ces phages étant plus mortels pour les bactéries ;

Les bactéries disposent de plusieurs mécanismes de défense contre les antibiotiques et les bactériophages, dont la destruction des génomes viraux. enzymes de restriction, agissant sur des séquences nucléotidiques spécifiques. Pour augmenter l'activité thérapeutique des phages, du fait de la dégénérescence du code génétique, il est possible de « reformater » les séquences de leurs gènes de manière à minimiser le nombre de séquences nucléotidiques « sensibles » aux enzymes, tout en préservant leurs propriétés de codage.

Un moyen universel de protéger les bactéries de toutes les influences extérieures - ce qu'on appelle biofilm, films d'ADN, de polysaccharides et de protéines que les bactéries créent ensemble et où ne pénètrent ni les antibiotiques ni les protéines thérapeutiques. De tels biofilms constituent un casse-tête pour les médecins, car ils contribuent à la destruction de l'émail dentaire et se forment à la surface des implants, des cathéters, des articulations artificielles, ainsi que dans voies respiratoires, à la surface de la peau, etc. Pour lutter contre les biofilms, des bactériophages spéciaux ont été construits contenant un gène codant pour une enzyme lytique spéciale qui détruit les polymères bactériens.

Enzymes « du bactériophage »

Un grand nombre d'enzymes, aujourd'hui largement utilisées en biologie moléculaire et en génie génétique, ont été découvertes grâce à la recherche sur les bactériophages.

Un exemple est celui des enzymes de restriction, un groupe de nucléases bactériennes qui digèrent l’ADN. Au début des années 1950. Il a été constaté que les bactériophages isolés des cellules d’une souche bactérienne se reproduisent souvent mal dans une souche étroitement apparentée. La découverte de ce phénomène signifiait que les bactéries disposaient d'un système pour supprimer la reproduction des virus (Luria & Human, 1952). En conséquence, un système enzymatique de restriction et de modification a été découvert, à l'aide duquel les bactéries détruisaient l'ADN étranger entré dans la cellule. L'isolement des enzymes de restriction (endonucléases de restriction) a donné aux biologistes moléculaires un outil précieux qui leur a permis de manipuler l'ADN : insérer une séquence dans une autre ou découper les fragments de chaîne nécessaires, ce qui a finalement conduit au développement d'une technologie permettant de créer de l'ADN recombinant.

Une autre enzyme largement utilisée en biologie moléculaire est l’ADN ligase du bactériophage T4, qui « réticule » les extrémités « collantes » et « émoussées » des molécules d’ADN et d’ARN double brin. Et récemment, des versions génétiquement modifiées de cette enzyme, plus actives, sont apparues.

La plupart des ARN ligases utilisées en laboratoire, qui « réticulent » les molécules d’ARN et d’ADN simple brin, proviennent également de bactériophages. Dans la nature, ils servent principalement à réparer les molécules d’ARN brisées. Les chercheurs utilisent le plus souvent l’ARN ligase du bactériophage T4, qui peut être utilisée pour « coudre » des polynucléotides simple brin sur des molécules d’ARN afin de les marquer. Cette technique est utilisée pour analyser la structure de l'ARN, rechercher des sites de liaison de l'ARN avec des protéines, synthétiser des oligonucléotides, etc. Récemment, des ARN ligases thermostables isolées des bactériophages rm378 et TS2126 sont apparues parmi les enzymes couramment utilisées (Nordberg Karlsson, et al. , 2010 ; Hjörleifsdottir, 2014).

Certaines enzymes appartenant à un autre groupe extrêmement important, les polymérases, ont également été obtenues à partir de bactériophages. Par exemple, la très « précise » ADN polymérase du bactériophage T7, qui a trouvé des applications dans divers domaines de la biologie moléculaire, comme la mutagenèse dirigée, mais est principalement utilisée pour déterminer structure primaire ADN.

L'ADN polymérase du phage T7 chimiquement modifié a été proposée comme outil idéal pour le séquençage de l'ADN dès 1987 (Tabor & Richardson, 1987). La modification de cette polymérase a augmenté son efficacité à plusieurs reprises : le taux de polymérisation de l'ADN atteint plus de 300 nucléotides par seconde, elle peut donc être utilisée pour amplifier de gros fragments d'ADN. Cette enzyme est devenue le précurseur de la séquenase, une enzyme génétiquement modifiée optimisée pour le séquençage de l'ADN dans la réaction de Sanger. La séquenase est différente haute efficacité et la capacité d'incorporer des analogues nucléotidiques dans la séquence d'ADN, utilisée pour améliorer les résultats de séquençage.

Les principales ARN polymérases (ARN polymérases ADN-dépendantes) utilisées en biologie moléculaire - les enzymes qui catalysent le processus de transcription (lecture des copies d'ARN à partir d'une matrice d'ADN) - proviennent également de bactériophages. Il s’agit notamment des ARN polymérases SP6, T7 et T3, nommées d’après les bactériophages correspondants SP6, T7 et T3. Toutes ces enzymes sont utilisées pour la synthèse in vitro de transcrits d'ARN antisens, de sondes d'ARN marquées, etc.

Le premier génome à ADN entièrement séquencé était le génome du phage φ174, long de plus de 5 000 nucléotides (Sanger et al., 1977). Ce décodage a été réalisé par le groupe du biochimiste anglais F. Sanger, créateur de la célèbre méthode de séquençage de l'ADN du même nom.

Les polynucléotides kinases catalysent le transfert d'un groupe phosphate d'une molécule d'ATP vers l'extrémité 5' d'une molécule d'acide nucléique, l'échange de groupes 5'-phosphate ou la phosphorylation des extrémités 3' des mononucléotides. En pratique de laboratoire, la polynucléotide kinase la plus utilisée est le bactériophage T4. Il est couramment utilisé dans les expériences de marquage de l’ADN. isotope radioactif phosphore. La polynucléotide kinase est également utilisée pour rechercher des sites de restriction, des empreintes digitales d'ADN et d'ARN et synthétiser des substrats pour les ligases d'ADN ou d'ARN.

Dans les expériences de biologie moléculaire, les enzymes des bactériophages telles que la polynucléotide kinase du phage T4, généralement utilisées pour marquer l'ADN avec un isotope du phosphore radioactif, les empreintes digitales de l'ADN et de l'ARN, etc., ainsi que les enzymes qui clivent l'ADN, qui sont utilisées pour obtenir de l'ADN simple brin. Les modèles sont également largement utilisés dans les expériences de biologie moléculaire pour le séquençage et l'analyse du polymorphisme des nucléotides.

Grâce aux méthodes de biologie synthétique, il a été possible de développer des bactériophages dotés des armes les plus sophistiquées que les bactéries utilisent contre les phages eux-mêmes. Nous parlons de systèmes CRISPR-Cas bactériens, qui sont un complexe d'une enzyme nucléase qui clive l'ADN et d'une séquence d'ARN qui dirige l'action de cette enzyme sur un fragment spécifique du génome viral. Un morceau d’ADN de phage, que la bactérie stocke comme « mémoire » dans un gène spécial, sert de « pointeur ». Lorsqu’un fragment similaire est trouvé à l’intérieur d’une bactérie, ce complexe protéine-nucléotide le détruit.

Ayant compris le mécanisme de fonctionnement des systèmes CRISPR-Cas, les chercheurs ont tenté de doter les phages eux-mêmes d’« armes » similaires, pour cela ils ont introduit dans leur génome un complexe de gènes codant pour une nucléase et s’adressant à des séquences d’ARN complémentaires de régions spécifiques de le génome bactérien. La « cible » peut être des gènes responsables de multiples résistance aux médicaments. Les expériences ont été un succès complet: ces phages ont attaqué avec une grande efficacité les bactéries pour lesquelles ils étaient «à l'écoute».

Antibiotiques phagiques

Les phages n’ont pas besoin d’être utilisés directement à des fins thérapeutiques. Au cours de millions d'années d'évolution, les bactériophages ont développé un arsenal de protéines spécifiques - des outils permettant de reconnaître les micro-organismes cibles et de manipuler les biopolymères de la victime, sur la base desquels des médicaments antibactériens peuvent être créés. Les protéines les plus prometteuses de ce type sont les enzymes endolysines, que les phages utilisent pour détruire la paroi cellulaire lorsqu'ils quittent la bactérie. Ces substances elles-mêmes sont puissantes. agents antibactériens, non toxique pour l'homme. L'efficacité et la direction de leur action peuvent être augmentées en modifiant leurs structures d'adressage - des protéines qui se lient spécifiquement à certaines bactéries.

La plupart des bactéries sont divisées selon la structure de leur paroi cellulaire en Gram-positives, dont la membrane est recouverte d'une couche très épaisse de peptidoglycane, et en Gram-négatives, dans lesquelles une couche de peptidoglycane est située entre deux membranes. L'utilisation d'endolysines naturelles est particulièrement efficace dans le cas des bactéries à Gram positif (staphylocoques, streptocoques, etc.), puisque leur couche de peptidoglycane est située à l'extérieur. Les bactéries à Gram négatif (Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Escherichia coli, etc.) sont une cible moins accessible, puisque l'enzyme doit pénétrer la membrane bactérienne externe pour atteindre la couche interne de peptidoglycane.

Pour surmonter ce problème, les artilisines ont été créées - des versions modifiées d'endolysines naturelles contenant des peptides polycationiques ou amphipathiques qui déstabilisent la membrane externe et assurent l'apport de l'endolysine directement à la couche de peptidoglycane. Les artilisines ont une activité bactéricide élevée et ont déjà montré leur efficacité dans le traitement de l'otite moyenne chez le chien (Briers et al., 2014).

Un exemple d'endolysine modifiée qui agit sélectivement sur certaines bactéries est le médicament P128 d'une entreprise canadienne. GangaGen Inc.. Il s'agit d'un fragment biologiquement actif d'endolysine associé à la lysostaphine, une molécule protéique de ciblage qui se lie à la surface des cellules staphylococciques. La protéine chimérique résultante a activité élevée contre différentes souches de staphylocoques, y compris celles présentant une multirésistance.

"Compteurs" de bactéries

Les bactériophages servent non seulement d’agent thérapeutique et « désinfectant » polyvalent, mais également d’outil analytique pratique et précis pour un microbiologiste. Par exemple, en raison de leur haute spécificité, ce sont des réactifs analytiques naturels permettant d’identifier les bactéries d’un certain type et d’une certaine souche.

Dans la version la plus simple d'une telle étude, divers bactériophages diagnostiques sont ajoutés goutte à goutte dans une boîte de Pétri avec un milieu nutritif ensemencé d'une culture bactérienne. Si la bactérie s'avère sensible au phage, alors une « plaque » se formera à cet endroit de la « pelouse » bactérienne - une zone transparente avec des cellules bactériennes tuées et lysées.

En analysant la reproduction des phages en présence de bactéries cibles, il est possible de quantifier le nombre de ces dernières. Étant donné que le nombre de particules de phage dans une solution augmentera proportionnellement au nombre de cellules bactériennes qu'elle contient, pour estimer le nombre de bactéries, il suffit de déterminer le titre du bactériophage.

La spécificité et la sensibilité d'une telle réaction analytique sont assez élevées et les procédures elles-mêmes sont simples à réaliser et ne nécessitent pas d'équipement complexe. Il est important que systèmes de diagnostic, basées sur des bactériophages, signalent la présence d'un pathogène vivant, tandis que d'autres méthodes, comme la PCR et l'immunoanalyse, indiquent uniquement la présence de biopolymères appartenant à cette bactérie. Ce type méthodes de diagnostic particulièrement adapté à une utilisation dans la recherche environnementale ainsi que dans l'industrie agroalimentaire agriculture.

Maintenant, il faut identifier et quantification différentes souches de micro-organismes utilisent des espèce de référence phages. Des systèmes analytiques très rapides, presque en temps réel, peuvent être créés à partir de bactériophages génétiquement modifiés qui, lorsqu'ils pénètrent dans une cellule bactérienne, déclenchent la synthèse de protéines rapporteuses fluorescentes (ou luminescentes), telles que luciférase. Lorsque les substrats nécessaires sont ajoutés à un tel milieu, un signal luminescent y apparaîtra dont la valeur correspond à la teneur en bactéries de l'échantillon. De tels phages « marqués par la lumière » ont été développés pour la détection d'agents pathogènes dangereux - les agents responsables de la peste, anthrax, la tuberculose et les infections des plantes.

Il est probable qu'avec l'aide de phages modifiés, il sera possible de résoudre un problème de longue date d'importance mondiale : développer des méthodes rapides et peu coûteuses pour détecter les agents pathogènes de la tuberculose chez stade précoce maladies. Cette tâche est très difficile, car les mycobactéries responsables de la tuberculose se caractérisent par une croissance extrêmement lente lorsqu'elles sont cultivées en laboratoire. Par conséquent, le diagnostic de la maladie à l’aide des méthodes traditionnelles peut être retardé de plusieurs semaines.

La technologie des phages facilite cette tâche. Son essence réside dans le fait que le bactériophage D29, capable d'infecter un large éventail de mycobactéries, est ajouté aux échantillons de sang analysés. Les bactériophages sont ensuite séparés et l'échantillon est mélangé à une culture de mycobactéries non pathogènes à croissance rapide et également sensibles à ce bactériophage. Si le sang contenait initialement des mycobactéries infectées par des phages, la production de bactériophages sera également observée dans la nouvelle culture. De cette manière, des cellules mycobactériennes uniques peuvent être détectées et le processus de diagnostic lui-même est réduit de 2 à 3 semaines à 2 à 5 jours (Swift & Rees, 2016).

Affichage des phages

De nos jours, les bactériophages sont également largement utilisés comme systèmes simples pour produire des protéines possédant les propriétés souhaitées. Nous parlons de celui développé dans les années 1980. technique de sélection moléculaire extrêmement efficace - présentation sur phages. Ce terme a été proposé par l'Américain J. Smith, qui a prouvé qu'à partir des bactériophages d'E. coli, il est possible de créer un virus modifié viable portant à sa surface une protéine étrangère. Pour ce faire, le gène correspondant est introduit dans le génome du phage, qui est fusionné avec le gène codant pour l'une des protéines virales de surface. De tels bactériophages modifiés peuvent être isolés à partir d'un mélange avec des phages de type sauvage en raison de la capacité de la protéine « étrangère » à se lier à des anticorps spécifiques (Smith, 1985).

Deux conclusions importantes découlent des expériences de Smith : premièrement, grâce à la technologie de l'ADN recombinant, il est possible de créer des populations extrêmement diverses de 10 6 -10 14 particules de phage, dont chacune porte à sa surface différentes options protéines. Ces populations étaient appelées bibliothèques de phages combinatoires. Deuxièmement, en isolant un phage spécifique d'une population (par exemple, celui qui a la capacité de se lier à une protéine ou une molécule organique spécifique), ce phage peut se propager dans des cellules bactériennes et un nombre illimité de descendants dotés de propriétés spécifiées peuvent être obtenus. .

Grâce au phage display, des protéines sont désormais produites qui peuvent se lier sélectivement à des cibles thérapeutiques, par exemple celles exposées à la surface du phage M13, qui sont capables de reconnaître et d'interagir avec les cellules tumorales. Le rôle de ces protéines dans la particule du phage est de « conditionner » l'acide nucléique, elles sont donc bien adaptées à la création de médicaments de thérapie génique, seulement dans ce cas, elles forment une particule avec un acide nucléique thérapeutique.

Aujourd’hui, il existe deux domaines principaux d’application du phage display. La technologie basée sur les peptides est utilisée pour étudier les récepteurs et cartographier les sites de liaison des anticorps, créer des immunogènes et des nanovaccins et cartographier les sites de liaison des substrats des protéines enzymatiques. Technologie basée sur les protéines et les domaines protéiques - pour sélectionner des anticorps dotés de propriétés spécifiées, étudier les interactions protéine-ligand, cribler des fragments exprimés d'ADN complémentaire et des modifications ciblées de protéines.

Grâce au phage display, il est possible d'introduire des groupes de reconnaissance dans tous les types de protéines virales de surface, ainsi que dans la protéine principale qui forme le corps du bactériophage. En introduisant des peptides aux propriétés spécifiques dans les protéines de surface, il est possible d’obtenir toute une gamme de produits biotechnologiques précieux. Par exemple, si ce peptide imitait une protéine virus dangereux ou des bactéries reconnues par le système immunitaire, alors un tel bactériophage modifié constitue un vaccin qui peut être produit de manière simple, rapide et sûre.

Si la protéine de surface terminale du bactériophage est « adressée » à cellules cancéreuses, et attachez des groupes rapporteurs (par exemple fluorescents ou magnétiques) à une autre protéine de surface, vous obtiendrez un outil pour détecter les tumeurs. Et si un médicament cytotoxique est également ajouté à la particule (et la chimie bioorganique moderne rend cela facile à faire), vous obtiendrez un médicament qui cible les cellules cancéreuses.

L'une des applications importantes de la méthode de présentation des protéines de phage est la création de bibliothèques de phages d'anticorps recombinants, dans lesquelles des fragments d'immunoglobulines se liant à l'antigène sont situés à la surface des particules de phage fd ou M13. Les bibliothèques d'anticorps humains présentent un intérêt particulier, car ces anticorps peuvent être utilisés en thérapie sans limitation. DANS dernières années seulement sur marché pharmaceutique Une douzaine d’anticorps thérapeutiques construits selon cette méthode sont vendus aux États-Unis.

Phages "industriels"

La méthodologie de phage display a également trouvé une application complètement inattendue. Après tout, les bactériophages sont avant tout des particules nanométriques d'une certaine structure, à la surface desquelles se trouvent des protéines, qui, à l'aide d'un phage display, peuvent être « équipées » des propriétés permettant de se lier spécifiquement aux molécules souhaitées. De telles nanoparticules ouvrent d'énormes opportunités pour créer des matériaux avec une architecture donnée et des nanodispositifs moléculaires « intelligents », tandis que leurs technologies de production seront respectueuses de l'environnement.

Le virus étant une structure assez rigide avec un certain rapport dimensionnel, cette circonstance permet de l'utiliser pour obtenir des nanostructures poreuses avec zone connue surface et la répartition souhaitée des pores dans la structure. Comme on le sait, c'est la surface du catalyseur qui est le paramètre critique qui détermine son efficacité. Et les technologies qui existent aujourd'hui pour former une fine couche de métaux et de leurs oxydes à la surface des bactériophages permettent d'obtenir des catalyseurs présentant une surface régulière extrêmement développée d'une dimension donnée. (Lee et coll., 2012).

Le chercheur du MIT A. Belcher a utilisé le bactériophage M13 comme modèle pour la croissance de nanoparticules et de nanofils de rhodium et de nickel à la surface de l'oxyde de cérium. Les nanoparticules de catalyseur résultantes favorisent la conversion de l'éthanol en hydrogène. Ce catalyseur pourrait donc être très utile pour améliorer les piles à combustible à hydrogène existantes et en créer de nouvelles. Un catalyseur cultivé sur une matrice virale diffère d'un catalyseur « ordinaire » avec une composition similaire par sa plus grande stabilité, il est moins sensible au vieillissement et à la désactivation de surface (Nam et al. . , 2012).

En enduisant des phages filamenteux avec de l'or et du dioxyde d'indium, des matériaux électrochromes ont été obtenus - des nanofilms poreux qui changent de couleur lorsque le champ électrique change, capables de réagir aux changements du champ électrique une fois et demie plus rapidement que leurs analogues connus. Les matériaux de ce type sont prometteurs pour créer des dispositifs à écran ultra-mince économes en énergie (Nam et al., 2012).

Au MIT, les bactériophages sont devenus la base de la production de batteries électriques très puissantes et extrêmement compactes. À cette fin, nous avons utilisé des phages M13 vivants et génétiquement modifiés, qui ne sont pas dangereux pour l'homme et sont capables de fixer des ions de divers métaux à la surface. Grâce à l'auto-assemblage de ces virus, des structures d'une configuration donnée ont été obtenues qui, une fois recouvertes de métal, formaient des nanofils suffisamment longs qui devenaient la base de l'anode et de la cathode. Lors de l'autoformation du matériau de l'anode, un virus capable de lier l'or et l'oxyde de cobalt a été utilisé pour la cathode, un virus capable de lier le phosphate de fer et l'argent a été utilisé ; Ce dernier phage avait également la capacité, grâce à la reconnaissance moléculaire, de « capter » les extrémités d’un nanotube de carbone, ce qui est nécessaire à un transfert efficace d’électrons.

Des matériaux pour cellules solaires ont également été créés à partir de complexes de bactériophage M13, de dioxyde de titane et de nanotubes de carbone à simple paroi (Dang et al., 2011).

Ces dernières années ont été marquées par des recherches approfondies sur les bactériophages, qui trouvent de nouvelles applications non seulement en thérapie, mais aussi dans les bio et nanotechnologies. Leur résultat pratique évident devrait être l'émergence d'un nouveau domaine puissant de la médecine personnalisée, ainsi que la création de toute une gamme de technologies dans industrie alimentaire, la médecine vétérinaire, l'agriculture et la production de matériaux modernes. Nous espérons que le deuxième siècle de recherche sur les bactériophages n’apportera pas moins de découvertes que le premier.

Littérature
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Application pratique des phages. Les bactériophages sont utilisés dans le diagnostic en laboratoire des infections pour l'identification intraspécifique des bactéries, c'est-à-dire la détermination du phagovar (phagotype). A cet effet, la méthode est utilisée la typographie, basé sur la stricte spécificité de l'action des phages : des gouttes de divers phages spécifiques au type diagnostique sont appliquées sur une plaque avec un milieu nutritif dense ensemencé d'une « pelouse » d'une culture pure de l'agent pathogène. Le phage d'une bactérie est déterminé par le type de phage qui a provoqué sa lyse (formation d'une tache stérile, « plaque », ou « colonie négative », phage). La technique de typographie permet d'identifier la source et les voies de propagation de l'infection (marquage épidémiologique). L'isolement de bactéries du même phagovar chez différents patients indique une source commune de leur infection.

Les phages sont également utilisés pour le traitement et la prévention un certain nombre d'infections bactériennes. Ils produisent la typhoïde, la salmonelle, la dysenterie, les pseudomonas, les phages staphylococciques, streptococciques et les préparations combinées (coliproteus, pyobactériophages, etc.). Les bactériophages sont prescrits selon les indications par voie orale, parentérale ou topique sous forme de liquide, de comprimés, de suppositoires ou d'aérosols.

Les bactériophages sont largement utilisés en génie génétique et en biotechnologie comme vecteurs pour produire de l'ADN recombinant.

Agents responsables de l'escherichiose. Taxonomie et caractéristiques. Le rôle d'Escherichia coli dans des conditions normales et pathologiques. Diagnostic microbiologique de l'escherichiose entérale. Principes de traitement et de prévention.

Escherichiose- les maladies infectieuses provoquées par Escherichia coli.

Il existe une escherichiose entérale (intestinale) et parentérale. L'escherichiose entérale est une maladie infectieuse aiguë caractérisée par des lésions primaires du tractus gastro-intestinal. Ils se manifestent sous forme d'épidémies ; les agents responsables sont des souches diarrhéiques d'E. coli. L'escherichiose parentérale est une maladie causée par des souches opportunistes d'E. coli, représentatives de la microflore normale du côlon. Avec ces maladies, des dommages à n'importe quel organe sont possibles.

Position taxonomique. L'agent causal - Escherichia coli - est le principal représentant du genre Escherichia, famille des Enterobacteriaceae, appartenant au département Gracilicutes.

Propriétés morphologiques et tinctoriales. E.coli sont de petits bâtonnets à Gram négatif aux extrémités arrondies. Dans les frottis, ils sont disposés de manière aléatoire, ne forment pas de spores, péritriches. Certaines souches possèdent une microcapsule, pili.

Biens culturels. Escherichia coli est une anaérobie facultative, optimale. rythme. pour la hauteur - 37C. E. coli Il n'est pas exigeant en milieux nutritifs et pousse bien sur des milieux simples, donnant une turbidité diffuse sur les milieux liquides et formant des colonies sur les milieux solides. Pour diagnostiquer l'escherichiose, des milieux de diagnostic différentiel avec du lactose sont utilisés - Endo, Levin.

Activité enzymatique. E. coli possède un large éventail d’enzymes différentes. La plupart poinçonner E. coli est sa capacité à fermenter le lactose.

Structure antigénique . Escherichia coli est somatique À PROPOS DE-, antigènes flagellaires H et K de surface. L'antigène O a plus de 170 variantes, l'antigène K - plus de 100, l'antigène H - plus de 50. La structure de l'antigène O détermine son sérogroupe. Souches E. coli ayant leur propre ensemble d'antigènes (formule antigénique) sont appelés variantes sérologiques (sérovars).

Selon les propriétés antigéniques et toxinogènes, on distingue deux variantes biologiques E. coli :

1) Escherichia coli opportuniste ;

2) « certainement » pathogène, diarrhéique.

Facteurs de pathogénicité. Forme une endotoxine, qui a des effets entérotropes, neurotropes et pyrogènes. Escherichia diarrhéique produit une exotoxine qui provoque des dégâts importants métabolisme eau-sel. De plus, certaines souches, comme les agents responsables de la dysenterie, contiennent un facteur invasif qui favorise la pénétration des bactéries dans les cellules. Le pouvoir pathogène d'Escherichia diarrhéique réside dans la survenue d'hémorragies et d'effets néphrotoxiques. Aux facteurs de pathogénicité de toutes les souches E. coli comprennent des protéines de pili et de membrane externe qui favorisent l'adhésion, ainsi qu'une microcapsule qui empêche la phagocytose.

Résistance. E. coli se caractérise par une résistance plus élevée à divers facteurs environnementaux; il est sensible aux désinfectants et meurt rapidement lorsqu'il est bouilli.

RôleE. coli. Escherichia coli est un représentant de la microflore normale du côlon. C'est un antagoniste des bactéries pathogènes intestinales, bactéries putréfactives et champignons du genre Candidose. De plus, il participe à la synthèse des vitamines ÊTRE Et À, décompose partiellement les fibres.

Les souches qui vivent dans le gros intestin et sont opportunistes peuvent se propager au-delà du tractus gastro-intestinal et, avec une diminution de l'immunité et leur accumulation, devenir la cause de diverses maladies inflammatoires purulentes non spécifiques (cystite, cholécystite) - escherichiose parentérale.

Épidémiologie. Les personnes malades sont la source de l'escherichiose entérique. Mécanisme d'infection - fécale-orale, voies de transmission - alimentaire, de contact et domestique.

Pathogénèse. Cavité buccale. intestin grêle, est adsorbé dans les cellules épithéliales à l’aide des protéines des pili et de la membrane externe. Les bactéries se multiplient et meurent, libérant de l'endotoxine, qui augmente la motilité intestinale, provoque de la diarrhée, de la fièvre et d'autres symptômes d'intoxication générale. Produit une exotoxine - diarrhée sévère, vomissements et perturbation importante du métabolisme eau-sel.

Clinique. Période d'incubation est de 4 jours. La maladie débute de manière aiguë, avec de la fièvre, des douleurs abdominales, de la diarrhée et des vomissements. Il y a des troubles du sommeil et de l'appétit, ainsi que des maux de tête. Dans la forme hémorragique, du sang se retrouve dans les selles.

Immunité. Après une maladie, l’immunité est fragile et de courte durée.

Diagnostic microbiologique . Méthode de base - bactériologique. Le type de culture pure est déterminé (bacilles à Gram négatif, oxydase négatif, fermentant le glucose et le lactose en acide et en gaz, formant de l'indole, ne formant pas de sulfure d'hydrogène) et appartenant au sérogroupe, ce qui permet de distinguer les E. coli opportunistes. des diarrhéiques. L'identification intraspécifique, qui a une signification épidémiologique, consiste à déterminer le sérovar à l'aide de sérums immuns adsorbés pour le diagnostic.

83. Structure et fonctions du système immunitaire.