Prednáška: Aplikácia fágov v medicíne a mikrobiológii. Bakteriofágy: moderné aspekty aplikácie, vyhliadky do budúcnosti
1. V medicíne:
Jednou z oblastí použitia bakteriofágov je antibakteriálna terapia, alternatíva k užívaniu antibiotík. Používajú sa napríklad bakteriofágy: streptokokový, stafylokokový, klebsielový, polyvalentný dyzentéria, pyobakteriofág, coli, proteus a coliproteus a iné.
Používajú sa aj bakteriofágy genetické inžinierstvo Ako vektory, ktoré prenášajú úseky DNA, je možný aj prirodzený prenos génov medzi baktériami prostredníctvom určitých fágov (transdukcia).
2. V biológii
Bakteriofágy M13, fág T4, T7 a fág l sa používajú na štúdium interakcií proteín-proteín, proteín-peptid a DNA-proteín pomocou metódy fágového displeja.
Keďže reprodukcia bakteriofágov je možná len v živých bunkách, bakteriofágy možno použiť na určenie životaschopnosti baktérií. Tento smer má skvelé vyhliadky, keďže jedným z hlavných problémov rôznych biotechnologických procesov je určenie životaschopnosti použitých plodín.
VÝHODY BAKTERIOfágov oproti antibiotikám:
- · vysoko efektívny biologické lieky antibakteriálne pôsobenie na prevenciu a liečbu akút črevné infekcie a purulentno-zápalové ochorenia, liečba dysbiózy;
- · pri použití nenarúšajú normálnu biocenózu človeka (na rozdiel od antibiotík, po ktorých je vždy potrebné liečiť dysbakteriózu – pozn. autora);
- · nevyhnutný pre odolnosť patogénov voči antibiotikám;
- Môže byť použitý v komplexná terapia s ostatnými lieky;
- · nevyhnutné na liečbu dysbiózy v kombinácii s liekmi, ktoré normalizujú črevnú mikroflóru;
- · odporúčané pre dospelých a deti;
- · sú vyrobené s použitím prírodných surovín.
K výhodám Bakteriofágové lieky majú úzku špecifickosť účinku, ktorá na rozdiel od antibiotík nespôsobuje inhibíciu normálnej mikroflóry. Osvedčený stimulačný účinok stafylokokový bakteriofág na bifidobaktérie – najdôležitejšiu zložku črevnej mikrobiocenózy. Použitie bakteriofágov na liečbu infekčných ochorení stimuluje špecifické a nešpecifická imunita, ktorý je obzvlášť účinný na liečbu chronických zápalových ochorení na pozadí imunosupresívnych stavov a bakteriálneho nosičstva.
Antibiotiká aj bakteriofágy pôsobia priamo na mikróby iba antibiotiká ničia nielen patogénne, ale aj normálna mikroflóra, porušuje prirodzená rovnováha, kým bakteriofágy pôsobia len na patogénne mikroorganizmy. Keď narazí na citlivú mikrobiálnu bunku, fág do nej prenikne, prepne svoj mechanizmus pôsobenia na rozmnožovanie vlastného druhu, ktorý po roztrhaní bunkovej membrány útočí v desaťnásobnom počte na iné mikróby. Lýza sa stáva spontánnou a uvoľnenie nežiaducich mikróbov nastáva v priebehu niekoľkých hodín. Treba to tiež spomenúť komplexné prípravky, ktoré sú súborom fágov pre niekoľko patogénov naraz: ide o pyobakteriofágy na liečbu hnisavé-septické ochorenia a intestibakteriofág proti črevným infekciám.
Hlavnými výrobcami bakteriofágov u nás sú NPO Immunopreparat (Ufa), podnik na výrobu bakteriálnych prípravkov ( Nižný Novgorod), poslanec "Biofon" (Saratov), NPO "Biomed" (Perm).
Klinická prax preukázala účinnosť používania bakteriofágov pri infekčných ochoreniach gastrointestinálny trakt, a tiež kedy zápalové ochorenia dutiny, ústna dutina, horná dýchacieho traktu, genitourinárny systém cholecystitída atď., spôsobená baktériami citlivými na fág. Fágy, tieto „prirodzené poriadky“, však možno použiť nielen na liečbu, ale aj na prevenciu infekčných chorôb. Sú netoxické, nemajú žiadne kontraindikácie na použitie a môžu sa používať v kombinácii s akýmikoľvek inými liekmi. Môžu byť predpísané tehotným, dojčiacim matkám a deťom v akomkoľvek veku, vrátane predčasne narodených detí.
Hlavnou podmienkou ich úspešného použitia je testovanie citlivosti izolovanej kultúry na príslušný fág. Bol zaznamenaný úžasný vzorec: na rozdiel od antibiotík je citlivosť klinických kmeňov mikroorganizmov na bakteriofágy stabilná a má tendenciu sa zvyšovať, čo možno vysvetliť obohatením liečivé drogy nové rasy fágov.
Bakteriofágové prípravky sa predpisujú perorálne pri ochoreniach vnútorných orgánov alebo lokálne, priamo na léziu. Účinok fága sa dostaví do 2-4 hodín po jeho podaní (čo je dôležité najmä v podmienkach intenzívnej starostlivosti). Bakteriofágy prenikajú do krvi, lymfy a vylučujú sa obličkami a dezinfikujú močové cesty. V 20. rokoch 20. storočia sa fágy aktívne používali pri liečbe rôznych chorôb.
Fágové prípravky sa používajú na liečbu a prevenciu infekčných ochorení, ako aj v diagnostike – na stanovenie fágovej citlivosti a fágovej typizácie pri identifikácii mikroorganizmov. Pôsobenie fágov je založené na ich prísnej špecifickosti. Terapeutický a profylaktický účinok fágov je určený lytickou aktivitou samotného fága, ako aj imunizačnou vlastnosťou zložiek (antigénov) zničených mikrobiálnych buniek nachádzajúcich sa vo fagolyzátoch, najmä v prípade opakovaného použitia. Pri získavaní fágových preparátov sa používajú overené produkčné kmene fágov a podľa toho aj typické kultúry mikroorganizmov. Bakteriálna kultúra v tekutom živnom médiu, ktorá je v logaritmickej fáze reprodukcie, je infikovaná maternicovou suspenziou fága.
Kultúra lyzovaná fágom (zvyčajne nasledujúci deň) sa prefiltruje cez bakteriálne filtre a k filtrátu obsahujúcemu fág sa pridá roztok chinazolu ako konzervačná látka.
Hotový fágový prípravok je číra tekutinažltkastej farby. Pre dlhšie skladovanie sú niektoré fágy dostupné v suchej forme (v tabletách). Pri liečbe a prevencii črevných infekcií sa fágy používajú súčasne s roztokom hydrogénuhličitanu sodného, pretože kyslý obsah žalúdka ničí fág. Fág nezotrváva v tele dlho (5-7 dní), preto sa odporúča jeho opätovné použitie.
Vyrobené v Sovietskom zväze nasledujúce lieky, používa sa na liečbu a prevenciu chorôb: týfus, salmonela, úplavica, kolifág, stafylokokový fág a streptokok. V súčasnosti sa fágy používajú na liečbu a prevenciu v kombinácii s antibiotikami. Táto aplikácia má viac účinná akcia pre formy baktérií rezistentných na antibiotiká.
Diagnostické bakteriofágy sa široko používajú na identifikáciu baktérií izolovaných z pacienta alebo z infikovaných predmetov. vonkajšie prostredie. Pomocou bakteriofágov je vďaka ich vysokej špecificite možné určiť druhy baktérií a s väčšou presnosťou aj jednotlivé druhy izolovaných baktérií. V súčasnosti je vyvinutá fágová diagnostika a fágová typizácia baktérií rodu Salmonella, Vibrio a stafylokokov. Fágová typizácia pomáha určiť zdroj infekcie, študovať epidemiologické vzťahy a odlíšiť sporadické prípady chorôb od epidemických.
Fágová diagnostika a fágová typizácia sú založené na princípe kokultivácie izolovaného mikroorganizmu s príslušnými druhmi alebo typmi fágov. Pozitívny výsledok Predpokladá sa, že existuje dobre definovaná lýza študovanej kultúry s druhovým fágom a potom s jedným z typických fágov.
Praktické využitie fágy. Bakteriofágy sa používajú v laboratórnej diagnostike infekcií na intrašpecifickú identifikáciu baktérií, t.j. stanovenie fagovaru (fagotypu). Na tento účel sa používa metóda fágová typizácia, na základe prísnej špecifickosti pôsobenia fágov: kvapky rôznych diagnostických typovo špecifických fágov sa aplikujú na doštičku s hustým živným médiom vysiatym „trávnikom“ čistej kultúry patogénu. Fág baktérie je určený typom fága, ktorý spôsobil jej lýzu (tvorba sterilnej škvrny, „plaku“ alebo „negatívnej kolónie“, fág). Technika fágovej typizácie sa používa na identifikáciu zdroja a ciest šírenia infekcie (epidemiologické značenie). Izolácia baktérií rovnakého fagovaru od rôznych pacientov naznačuje spoločný zdroj ich infekcie.
Fágy sa tiež používajú na liečbu a prevenciu množstvo bakteriálnych infekcií. Produkujú týfus, salmonelu, úplavicu, pseudomonas, stafylokokové, streptokokové fágy a kombinované lieky(koliproteus, pyobakteriofágy atď.). Bakteriofágy sa predpisujú podľa indikácií perorálne, parenterálne alebo lokálne vo forme tekutín, tabliet, čapíkov alebo aerosólov.
Bakteriofágy sú široko používané v genetickom inžinierstve a biotechnológii ako vektory na produkciu rekombinantnej DNA.
Pôvodcovia escherichiózy. Taxonómia a charakteristika. Úloha Escherichia coli v normálnych a patologických stavoch. Mikrobiologická diagnostika enterálnej escherichiózy. Zásady liečby a prevencie.
Escherichióza- infekčné choroby, ktorej pôvodcom je Escherichia coli.
Existuje enterálna (črevná) a parenterálna escherichióza. Enterálna escherichióza je akútne infekčné ochorenie charakterizované primárnym poškodením gastrointestinálneho traktu. Vyskytujú sa vo forme ohnísk; pôvodcami sú hnačkové kmene E. coli. Parenterálna escherichióza je ochorenie spôsobené oportúnnymi kmeňmi E. coli - predstaviteľmi normálnej mikroflóry hrubého čreva. Pri týchto ochoreniach je možné poškodenie akýchkoľvek orgánov.
Taxonomická pozícia. Pôvodca - Escherichia coli - je hlavným predstaviteľom rodu Escherichia, čeľade Enterobacteriaceae, patriacej do oddelenia Gracilicutes.
Morfologické a farbiace vlastnosti. E.coli sú malé gramnegatívne tyčinky so zaoblenými koncami. V náteroch sú usporiadané náhodne, netvoria spóry, peritrichózne. Niektoré kmene majú mikrokapsulu, pili.
Kultúrne vlastnosti. Escherichia coli je fakultatívne anaeróbne, optimálne. tempo. pre výšku - 37C. E. coli nie je náročný na živné pôdy a dobre rastie na jednoduchých pôdach, pričom na tekutých pôdach vytvára difúzny zákal a na pevných pôdach vytvára kolónie. Na diagnostiku escherichiózy sa používajú diferenciálne diagnostické médiá s laktózou - Endo, Levin.
Enzýmová aktivita. E. coli má veľkú sadu rôzne enzýmy. Väčšina punc E. coli je jeho schopnosť fermentovať laktózu.
Antigénna štruktúra. Escherichia coli má somatické O-, bičíkové H a povrchové K antigény. O-antigén má viac ako 170 variantov, K-antigén - viac ako 100, H-antigén - viac ako 50. Štruktúra O-antigénu určuje jeho séroskupinu. Kmene E. coli majúce vlastnú sadu antigénov (antigénny vzorec) sa nazývajú sérologické varianty (sérovary).
Podľa antigénnych, toxigénnych vlastností sa rozlišujú dva biologické varianty E.coli:
1) oportunistické coli;
2) „určite“ patogénne, hnačkové.
Faktory patogenity. Tvorí endotoxín, ktorý má enterotropné, neurotropné a pyrogénne účinky. Hnačková escherichia produkuje exotoxín, ktorý spôsobuje značné škody metabolizmus voda-soľ. Okrem toho niektoré kmene, ako napríklad pôvodcovia dyzentérie, obsahujú invazívny faktor, ktorý podporuje prenikanie baktérií do buniek. Patogenita hnačkovej escherichie je vo výskyte krvácania a nefrotoxického účinku. K faktorom patogenity všetkých kmeňov E. coli zahŕňajú pili a proteíny vonkajšej membrány, ktoré podporujú adhéziu, ako aj mikrokapsulu, ktorá zabraňuje fagocytóze.
Odpor. E. coli má vyššiu odolnosť voči pôsobeniu rôzne faktory vonkajšie prostredie; je citlivý na dezinfekčné prostriedky a pri varení rýchlo odumiera.
RoleE. coli. Escherichia coli je predstaviteľom normálnej mikroflóry hrubého čreva. Je antagonistom patogénnych črevných baktérií, hnilobných baktérií a húb rodu Candida. Okrem toho sa podieľa na syntéze vitamínov B, E A TO,čiastočne rozkladá vlákninu.
Kmene, ktoré žijú v hrubom čreve a sú oportúnne, sa môžu šíriť mimo gastrointestinálny trakt a s poklesom imunity a ich hromadením sa stávajú príčinou rôznych nešpecifických hnisavých zápalových ochorení (cystitída, cholecystitída) - parenterálna escherichióza.
Epidemiológia. Zdrojom enterickej escherichiózy sú chorí ľudia. Mechanizmus infekcie - fekálno-orálny, prenosové cesty - stravovacie, kontaktné a domáce.
Patogenéza. Dostane sa do ústnej dutiny tenké črevo, sa adsorbuje v epitelových bunkách pomocou pili a proteínov vonkajšej membrány. Baktérie sa množia a odumierajú, pričom sa uvoľňuje endotoxín, ktorý zvyšuje intestinálnu motilitu, spôsobuje hnačku, horúčku a iné príznaky celkovej intoxikácie. Produkuje exotoxín - silné hnačky, vracanie a výrazné narušenie metabolizmu voda-soľ.
POLIKLINIKA. Inkubačná doba je 4 dni. Choroba začína akútne, horúčkou, bolesťou brucha, hnačkou a vracaním. Vyskytujú sa poruchy spánku a chuti do jedla, bolesť hlavy. o hemoragická forma Krv sa nachádza v stolici.
Imunita. Po chorobe je imunita krehká a krátkodobá.
Mikrobiologická diagnostika . Základná metóda - bakteriologické. Je určený typ čistej kultúry (gram-negatívne bacily, oxidáza-negatívne, fermentujúce glukózu a laktózu na kyselinu a plyn, tvoriace indol, netvoriace sírovodík) a príslušnosť k séroskupine, ktorá umožňuje rozlíšiť oportúnne E. coli z hnačkových. Vnútrodruhová identifikácia, ktorá má epidemiologický význam, spočíva v stanovení sérovaru pomocou diagnostických adsorbovaných imunitných sér.
83. Štruktúra a funkcie imunitného systému.
Bakteriofágy v lekárska prax používa sa pri diagnostike, liečbe a prevencii infekčných chorôb.
A. V diagnostike sa bakteriofág používa v metóde kultúrneho výskumu na určenie typu izolovanej čistej kultúry, ako aj na jej typizáciu. Nižšie uvedená metóda na použitie bakteriofága na indikáciu prítomnosti patologický materiál určitý druh baktérií bez jeho izolácie v čistej kultúre sa nerozšíril.
1. Reakcia zvyšujúceho sa fágového titra je založená na schopnosti špecifického bakteriofága replikovať sa len v bunkách baktérií „svojho“ druhu. Vykonáva sa podľa nasledujúceho princípu. K patologickému materiálu sa pridá určité množstvo špecifického bakteriofága, ten sa inkubuje v termostate a potom sa opäť stanoví množstvo fágu. Ak sa zvýši, znamená to, že bakteriofág „našiel“ bunku „svojho“ druhu, aby sa replikoval, a preto sú v patologickom materiáli prítomné baktérie požadovaného druhu.
2. V procese identifikácie čistej kultúry sa používajú druhové a typové bakteriofágy.
A. Na fágovú indikáciu sa používajú druhovo špecifické bakteriofágy. Izolovaná čistá kultúra sa naočkuje na platňový agar a nakvapká sa na ňu kvapka špecifického bakteriofága. Ak kultúra patrí k požadovanému druhu, potom nebude na mieste, kde sa aplikuje kvapka, žiadny rast, inak bude pozorovaný rast baktérií na mieste, kde sa aplikuje fágová kvapka; Niekedy sa po aplikácii bakteriofága Petriho miska s agarovou platňou nakloní, čím sa umožní, aby kvapka odtiekla na okraj misky (preto sa táto metóda nazýva „kvapkanie“).
b. Na fágovú typizáciu sa používajú typické bakteriofágy. Princíp metódy je nasledujúci.
1. Kmeň, ktorý sa má typizovať, sa naočkuje na platňový agar.
2. Potom sa na naočkovaný povrch nakvapkajú kvapky typických bakteriofágov (každý do svojho štvorčeka, vopred označeného napr. skleneným grafom na dne Petriho misky).
3. Naočkovaná miska sa inkubuje v termostate.
4. Skúsenosti sa zohľadňujú záznamom „sterilných škvŕn“ alebo „plakov“ - miest absencie rastu na mieste, kde sa aplikuje kvapka bakteriofága, na ktorý je daný variant baktérie citlivý.
5. Fagovar (fagotyp) je označený zoznamom typických fágov, ktoré lyzujú daný variant.
B. Použitie bakteriofágov (zvyčajne druhov) na liečbu sa označuje ako fágová terapia. Na účely liečby sa lokálne používajú bakteriofágy (vo forme výplachu postihnutého povrchu, injekcie do lokálneho ložiska patologický proces atď.), pretože ich podávanie parenterálnou cestou vedie k rozvoju imunitnej odpovede na cudzí fágový proteín. Ak sa terapeutický bakteriofág používa perorálne (na liečbu črevných infekcií), potom je najlepšie použiť tabletovú formu lieku potiahnutú povlakom odolným voči kyselinám, ktorý sa rozpúšťa v alkalické prostrediečrevá - bakteriofágy sú veľmi citlivé na nízke pH a rýchlo sa inaktivujú v kyslé prostrediežalúdka.
B. Fágová prevencia - použitie bakteriofága (aj spravidla druhovo špecifického) na zabránenie vzniku bakteriálna infekcia. V súčasnosti sa používa na núdzovú profylaxiu brušný týfus a úplavica (pod núdzová prevencia označuje súbor opatrení na zabránenie vzniku ochorenia po tom, ako došlo k aktu infekcie, t.j. vstup patogénu do tela pacienta).
№ 10-2013
Fotografia urobená elektrónovým mikroskopom
ukazuje proces pripojenia bakteriofágov (T1 kolifágov) na povrch baktérie E. coli.
Koncom dvadsiateho storočia sa ukázalo, že v biosfére Zeme nepochybne dominujú baktérie, ktoré tvoria viac ako 90 % jej biomasy. Každý druh má mnoho špecializovaných typov vírusov. Podľa predbežných odhadov je počet druhov bakteriofágov asi 10 15 . Aby sme pochopili rozsah tohto čísla, môžeme povedať, že ak každý človek na Zemi objaví každý deň jeden nový bakteriofág, bude trvať 30 rokov, kým ich všetky opíšeme.
Bakteriofágy sú teda najmenej prebádanými tvormi v našej biosfére. Väčšina dnes známych bakteriofágov patrí do radu Caudovirales - chvostové vírusy. Ich častice majú veľkosť od 50 do 200 nm. Chvost rôznych dĺžok a tvarov zabezpečuje, že sa vírus uchytí na povrchu hostiteľskej baktérie, hlavička (kapsida) slúži ako zásobáreň genómu. Genómová DNA kóduje štrukturálne proteíny, ktoré tvoria „telo“ bakteriofága, a proteíny, ktoré zabezpečujú reprodukciu fága vo vnútri bunky počas infekcie.
Môžeme povedať, že bakteriofág je prirodzený high-tech nanoobjekt. Napríklad fágové chvosty sú „molekulárnou striekačkou“, ktorá prepichne stenu baktérie a po stiahnutí vstrekne jej DNA do bunky. Od tohto momentu začína infekčný cyklus. Jeho ďalšie štádiá pozostávajú z prepnutia mechanizmov životnej aktivity baktérie na obsluhu bakteriofága, množenia jeho genómu, konštrukcie mnohých kópií vírusových obalov, balenia vírusovej DNA do nich a nakoniec deštrukcie (lýzy) hostiteľskej bunky.
Bakteriofág nie je živý tvor, ale molekulárny nanomechanizmus vytvorený prírodou.
Bakteriofágový chvost je injekčná striekačka, ktorá prepichne stenu baktérie a vstrekne vírusovú DNA,
ktorý je uložený v hlave (kapside), vo vnútri bunky.
Okrem neustálej evolučnej konkurencie medzi obrannými mechanizmami u baktérií a útokom vo vírusoch možno za príčinu súčasnej rovnováhy považovať fakt, že bakteriofágy sa špecializovali na ich infekčné pôsobenie. Ak existuje veľká kolónia baktérií, kde si ďalšie generácie fágov nájdu svoje obete, potom k zničeniu baktérií lytickými (zabíjajúcimi, doslova rozpúšťajúcimi) fágmi dochádza rýchlo a nepretržite.
Ak je potenciálnych obetí málo alebo vonkajšie podmienky nie sú príliš vhodné na efektívnu reprodukciu fágov, potom získavajú výhodu fágy s lyzogénnym vývojovým cyklom. V tomto prípade po preniknutí do baktérie fágová DNA nespustí okamžite infekčný mechanizmus, ale zatiaľ existuje vo vnútri bunky v pasívnom stave, pričom sa často zavedie do bakteriálneho genómu.
V tomto profágovom stave môže vírus existovať dlhú dobu, pričom prechádza cyklami bunkového delenia spolu s bakteriálnym chromozómom. A až keď sa baktéria dostane do prostredia priaznivého pre reprodukciu, aktivuje sa lytický cyklus infekcie. Navyše, keď sa fágová DNA uvoľní z bakteriálneho chromozómu, často sa zachytia susedné časti bakteriálneho genómu a ich obsah sa môže následne preniesť do ďalšej baktérie, ktorú bakteriofág infikuje. Tento proces (transdukcia génu) sa zvažuje najdôležitejším prostriedkom prenos informácií medzi prokaryotmi – organizmami bez bunkových jadier.
Ako funguje bakteriofág?
Všetky tieto molekulárne jemnosti neboli známe v druhej dekáde dvadsiateho storočia, keď boli objavené „neviditeľné infekčné činidlá, ktoré ničia baktérie“. Ale aj bez elektrónového mikroskopu, pomocou ktorého sa koncom 40. rokov 20. storočia podarilo po prvý raz získať snímky bakteriofágov, bolo jasné, že sú schopné ničiť baktérie, vrátane patogénnych. Táto vlastnosť bola okamžite žiadaná medicínou.
Prvé pokusy o liečbu úplavice pomocou fágov, infekcie rany, cholera, týfus a dokonca aj mor boli prevedené pomerne opatrne a úspech vyzeral celkom presvedčivo. Ale po začatí masovej výroby a používania fágových prípravkov eufória vystriedalo sklamanie. O tom, čo sú bakteriofágy, ako ich vyrábať, čistiť a používať dávkové formy, ešte sa vedelo len veľmi málo. Stačí povedať, že podľa výsledkov testu uskutočneného v Spojených štátoch koncom 20. rokov minulého storočia mnohé priemyselné fágové prípravky neobsahovali bakteriofágy vôbec.
Problém s antibiotikami
Druhú polovicu dvadsiateho storočia v medicíne možno nazvať „éra antibiotík“. Avšak aj objaviteľ penicilínu Alexander Fleming vo svojej Nobelovej prednáške varoval, že mikrobiálna rezistencia na penicilín nastáva pomerne rýchlo. Antibiotická rezistencia bola zatiaľ kompenzovaná vývojom nových typov antimikrobiálnych liekov. Od 90. rokov sa však ukázalo, že ľudstvo prehráva „preteky v zbrojení“ proti mikróbom.
V prvom rade je na vine nekontrolované užívanie antibiotík nielen na terapeutické účely, ale aj za na preventívne účely, a to nielen v medicíne, ale aj v poľnohospodárstvo, Potravinársky priemysel a každodenný život. V dôsledku toho sa rezistencia voči týmto liekom začala rozvíjať nielen u patogénnych baktérií, ale aj u najbežnejších mikroorganizmov žijúcich v pôde a vode, čo z nich robí „podmienečné patogény“.
Takéto baktérie pohodlne existujú zdravotníckych zariadení kolonizujú vodovodné armatúry, nábytok, lekárske vybavenie a niekedy aj dezinfekčné roztoky. U ľudí s oslabeným imunitným systémom, ktorých je väčšina v nemocniciach, spôsobujú ťažké komplikácie.
Nie je žiadnym prekvapením, že lekárska komunita bije na poplach. Minulý rok, v roku 2012, urobila generálna riaditeľka WHO Margaret Chan vyhlásenie, v ktorom predpovedala koniec éry antibiotík a zraniteľnosť ľudstva infekčné choroby. Praktické možnosti kombinatorickej chémie – základu farmakologickej vedy – však nie sú ani zďaleka vyčerpané. Ďalšia vec je, že vývoj antimikrobiálne látky- veľmi drahý proces, ktorý neprináša taký zisk ako mnohé iné lieky. Hororové príbehy o „superbugoch“ sú teda skôr varovaním, ktoré povzbudzuje ľudí, aby hľadali alternatívne riešenia.
Bakteriofágy a imunita
Keďže v prírode existuje nespočetné množstvo bakteriofágov a neustále sa dostávajú do ľudského tela s vodou, vzduchom a potravou, imunitný systém ich jednoducho ignoruje. Existuje dokonca hypotéza o symbióze bakteriofágov v čreve, ktorá reguluje črevnú mikroflóru. Dosiahnuť nejaké imunitná reakcia je možné len pri dlhodobom zavádzaní veľkých dávok fágov do tela.
Ale týmto spôsobom môžete dosiahnuť alergie na takmer akúkoľvek látku. Nakoniec je veľmi dôležité, aby bakteriofágy boli lacné. Vývoj a výroba lieku pozostávajúceho z presne vybraných bakteriofágov s plne dešifrovanými genómami, kultivovaných podľa moderných biotechnologických štandardov na určitých kmeňoch baktérií v chemicky čistých prostrediach a vysoko purifikovaných, je rádovo lacnejšia ako moderné komplexné antibiotiká.
To umožňuje rýchle prispôsobenie fágových terapeutických liečiv meniacim sa súborom patogénnych baktérií a použitie bakteriofágov vo veterinárnej medicíne, kde drahé lieky nie sú ekonomicky opodstatnené.
O lekárskej službe
Zdá sa byť celkom logické vidieť oživenie záujmu o používanie bakteriofágov – prirodzených nepriateľov baktérií – na liečbu infekcií. V skutočnosti počas desaťročí „éry antibiotík“ bakteriofágy aktívne slúžili vede, ale nie medicíne, ale základnej molekulárnej biológii. Stačí spomenúť dekódovanie „trojčiat“ genetický kód a proces rekombinácie DNA. V súčasnosti je o bakteriofágoch známe dosť, aby sme informovali o výbere fágov vhodných na terapeutické účely.
Bakteriofágy majú mnoho výhod ako potenciálne lieky. V prvom rade je ich nespočetné množstvo. Hoci zmena genetického aparátu bakteriofága je tiež oveľa jednoduchšia ako u baktérie, a to ešte viac v vyšších organizmov, To je zbytočné. V prírode sa vždy dá nájsť niečo vhodné. Je to o ide skôr o selekciu, upevnenie hľadaných vlastností a reprodukciu potrebných bakteriofágov.
Dá sa to porovnať s chovom psích plemien - záprahové psy, strážne psy, poľovnícke psy, hončiare, bojové psy, ozdobné psy... Všetky ostávajú psami, ale sú optimalizované pre určitý druh akcie, potrebuje osoba. Po druhé, bakteriofágy sú prísne špecifické, to znamená, že ničia iba určitý typ mikróbov bez toho, aby inhibovali normálnu ľudskú mikroflóru.
Po tretie, keď bakteriofág nájde baktériu, ktorú musí zničiť, je v procese životný cyklus sa začína množiť. Otázka dávkovania sa tak stáva menej akútnou. Po štvrté, bakteriofágy nespôsobujú vedľajšie účinky. Všetky prípady alergické reakcie pri použití terapeutických bakteriofágov ich spôsobovali buď nečistoty, z ktorých sa liek dostatočne neprečistil, alebo toxíny uvoľňované pri masívnom odumieraní baktérií. Posledný fenomén, „Herxheimerov efekt“, sa často pozoruje pri užívaní antibiotík.
Dve strany mince
Bohužiaľ, lekárske bakteriofágy majú aj mnohé nevýhody. Najviac hlavný problém vyplýva z výhody vysokej špecificity fágov. Každý bakteriofág infikuje presne definovaný typ baktérie, dokonca ani nejde o taxonomický druh, ale o množstvo užších odrôd, kmeňov. Relatívne povedané, akoby strážny pes začala štekať len na dvojmetrových šibačov oblečených v čiernych pršiplášťoch a nijako nereagovala na tínedžera v šortkách, ktorý vliezol do domu.
Preto nie je nezvyčajné, že súčasné fágové prípravky zlyhajú efektívna aplikácia. Liek vyrobený proti špecifickému súboru kmeňov a dokonale liečivý streptokoková angína v Smolensku, môže byť bezmocný proti všetkým príznakom tej istej angíny v Kemerove. Ochorenie je rovnaké, spôsobené tým istým mikróbom a streptokokovými kmeňmi rôznych regiónoch ukázať sa inak.
Pre čo najefektívnejšie využitie bakteriofága je nevyhnutné presná diagnóza patogénny mikrób, až po napätie. Najbežnejšia diagnostická metóda v súčasnosti, kultivácia, zaberá veľa času a neposkytuje požadovanú presnosť. Rýchle metódy– typizácia pomocou polymerázovej reťazovej reakcie alebo hmotnostnej spektrometrie – sa zavádzajú pomaly z dôvodu vysokých nákladov na vybavenie a vyšších požiadaviek na kvalifikáciu laboratórnych technikov. V ideálnom prípade výber fágových komponentov liek proti infekcii každého jednotlivého pacienta, ale je to drahé a v praxi neprijateľné.
Ďalší dôležitá nevýhoda fágy – ich biologická podstata. Okrem toho, že bakteriofágy vyžadujú špeciálne podmienky skladovaní a preprave, tento spôsob liečby otvára priestor pre množstvo špekulácií na tému „cudzej DNA u ľudí“. A hoci je známe, že bakteriofág v zásade nemôže infikovať ľudskú bunku a vniesť do nej svoju DNA, nie je ľahké zmeniť verejnú mienku.
Biologická povaha a pomerne veľká veľkosť v porovnaní s nízkomolekulárnymi liekmi (rovnaké antibiotiká) vedie k tretiemu obmedzeniu - problému dodania bakteriofága do tela. Ak sa rozvinie mikrobiálna infekcia, kde je možné bakteriofág aplikovať priamo vo forme kvapiek, spreja alebo klystíru - na kožu, otvorené rany, popáleniny, sliznice nosohltana, uší, očí, hrubého čreva - vtedy nie sú problémy.
Ale ak dôjde k infekcii vo vnútorných orgánoch, situácia je komplikovanejšia. Prípady úspešnej liečby infekcií obličiek alebo sleziny konvenčnými ústne bakteriofágové prípravky sú známe. Ale samotný mechanizmus prieniku pomerne veľkých (100 nm) fágových častíc zo žalúdka do krvného obehu a vnútorné orgány bola nedostatočne študovaná a veľmi sa líši od pacienta k pacientovi. Bakteriofágy sú tiež bezmocné proti tým mikróbom, ktoré sa vyvíjajú vo vnútri buniek, napríklad pôvodcom tuberkulózy a lepry. Bakteriofág nemôže preniknúť do steny ľudskej bunky.
Treba poznamenať, že kontrastné použitie bakteriofágov a antibiotík v lekárske účely nerob to. Keď pôsobia spoločne, pozoruje sa vzájomné zosilnenie antibakteriálneho účinku. To umožňuje napríklad znížiť dávku antibiotík na hodnoty, ktoré nespôsobujú výrazné vedľajšie účinky. V súlade s tým je mechanizmus vývoja rezistencie voči obom zložkám v baktériách kombinovaná medicína takmer nemožné.
Rozšírenie Arsenalu antimikrobiálne látky dáva väčšiu voľnosť pri výbere liečebných metód. Sľubným smerom je teda vedecky podložený vývoj koncepcie využitia bakteriofágov v antimikrobiálnej terapii. Bakteriofágy neslúžia ani tak ako alternatíva, ale ako doplnok a zlepšenie v boji proti infekciám.
