Вирусы избирательно поражающие бактериальные клетки

Презентация была опубликована 3 года назад пользователемShi

Презентация на тему: " Бактериофаги или фаги вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Микробиологическое производство, использующее бактерии-продуценты, может в." — Транскрипт:

3 Бактериофаги, способные вызвать инфекцию клеток, имеют 2 состояния: 1- внеклеточный свободный фаг и 2 – состояние вегетативного фага. Внеклеточный фаг биологически неактивен, а вегетативный фаг – активен, это состояние фага после инфекции чувствительных бактерий. Фаги принято делить на три типа. 1 тип – истинно вирулентные фаги. Инфекция ими неизбежно ведет к гибели инфицированной клетки. 2 тип – умеренные фаги. После инфекции ими возможны 2 варианта: литический (гибель клеток) и лизогенный, т.е. геном умеренного фага переходит в особое состояние – профаг. Клетка, несущая профаг, называется лизогенной или просто лизогеном. В состоянии профага геном умеренного фага передается от клетки ее потомкам при клеточном делении как угодно долго в ряду поколений. 3 тип фагов. Инфицирование ими не ведет к гибели бактерий. Развитие фага сказывается в замедлении скорости деления бактерий.

4 То, как фаг попадает на производство, в существенной степени определяется характером самого производства. Так, например, в отраслях промышленности, где производство ведется в открытых емкостях, фаг может попадать в них из воздуха, с добавками и т.д. В случае таких производств (сыроделие, виноделие), лизисы вызываются в основном фагами, попавшими из внешней среды (экзогенные фаги). В этом случае единственной гарантией безлизисного производства может быть использование комплекса специально разработанных мер. В случае, когда производство ведется в стерильных условиях в специальном аппаратурном оформлении, основным источником фаголизиса являются фаги, имеющие эндогенное происхождение (вирулентные мутанты профагов лизогенных продуцентов) и лишь при нарушении определенных технологических условий (некачественная стерилизация среды, воздуха, добавок и т.п.) лизис может быть вызван экзогенными фагами. Данные о наличии и количестве фагов, активных в отношении используемого на данном предприятии продуцента систематически регистрируются. Фаговый профиль завода дает оценку фагового фона на данном производстве, создающегося путем периодически возникающих фаголизисов. Данные фагового профиля завода следует обязательно учитывать при смене продуцента.

5 состоит из работы по их предупреждению, а также из мероприятий, которые необходимо осуществлять при угрозе фаголизиса, и при окончательном подтверждении роли фагов как основной причины неудачных ферментаций, и после определения пути его попадания на производство.

6 Соблюдение технологической дисциплины: надежность стерилизации питательных сред, воды, воздуха, добавок. Тщательное соблюдение правил санитарии, герметичность оборудования, использование свободного от фагов посевного материала. Использование соответствующих штаммов- продуцентов. Эти штаммы должны по возможности отвечать двум требованиям: быть нелизогенными и быть устойчивыми ко всем известным фагам, активным в отношении данного продуцента.

7 Возрастание титра фага в культуральной жидкости, появление негативных колоний. Вспенивание культуральной жидкости (лизис клеток ведет к освобождению большого количества белков, обеспечивающих устойчивость пены). Медленное нарастание оптической плотности (мутности) культуры может быть обусловлено лизисом части популяции бактерий фагом. В некоторых случаях происходит почти полное просветление суспензии бактерий. Возрастание вязкости культуральной жидкости (из-за освобождения при лизисе высокомолекулярных компонентов – нуклеиновых кислот, полисахаридов). Изменение рН (подкисление среды). Падение уровня выхода конечного продукта. Развитие сопутствующих микроорганизмов может вести к изменению цвета, запаха культуральной жидкости. Наличие фаголизиса и исчезновение бактерий-продуцентов исходной популяции может создать для развития загрязняющих микроорганизмов особо благоприятные условия.

Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Английский бактериолог Туорт, Фредерик в статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков, инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой.

Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Д’Эрель, Феликс 3 сентября 1917 год сообщил об открытии бактериофагов. Наряду с этим известно, что российский микробиолог Гамалея, Николай Фёдорович ещё в 1898 году, впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента.

После открытия явлений бактериофагии Д’Эрель развил учение о том, что бактериофаги патогенных бактерий, являясь их паразитами, играют большую роль в патогенезе инфекций, обеспечивая выздоровление больного организма, а затем создания специфического иммунитета. Это положение привлекло к явлению бактериофагии внимание многих исследователей, которые предполагали найти в фагах важное средство борьбы с наиболее опасными инфекционными болезнями человека и животных.

Также Феликс Д’Эрель выдвинул предположение, что бактериофаги имеют корпускулярную природу. Однако только после изобретения электронного микроскопа удалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов. Долгое время представления о морфологии и основных особенностях фагов основывались на результатах изучения фагов Т-группы — Т1, Т2,…, Т7, которые размножаются на Е. coli штамма B. Однако с каждым годом появлялись новые данные, касающиеся морфологии и структуры разнообразных фагов, что обусловило необходимость их морфологической классификации.

Роль бактериофагов в биосфере

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов. Приблизительный размер популяции фагов составляет более 10 30 фаговых частиц.

В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где есть чувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат (почва, выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились органические удобрения.

Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены. Было подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 10 24 бактерий. Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование, способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине способствует их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когда подходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами, либо условиями внешней среды.

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 — 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом , сохраняющим геном вне клетки [9] .

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвое больше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы.

Большое количество выделенных и изученных бактериофагов определяет необходимость их систематизации. Классификация вирусов бактерий претерпевала изменения: основывалась на характеристике хозяина вируса, учитывались серологические, морфологические свойства, а затем строение и физико-химический состав вириона [12] .

В настоящее время согласно Международной классификации и номенклатуре вирусов бактериофаги, в зависимости от типа нуклеиновой кислоты разделяют на ДНК- и РНК- содержащие.

По морфологическим характеристикам ДНК-содержащие фаги выделены в следующие семейства: Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, Lipothrixviridae, Plasmaviridae, Corticoviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae, Microviridae, Inoviridae Plectovirus и Inoviridae Inovirus.

РНК-содержащие: Cystoviridae, Leviviridae.

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками .

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

По характеру взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой различают вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги могут только увеличиваться в количестве посредством литического цикла . Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складывается из нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из клетки.

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние и РНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс — созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц.

Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Иногда фаг инициирует лизирующий цикл, что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов. В качестве альтернативы фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом. Бактерия, содержащая профаг, становится лизогенной до тех пор, пока при определенных условиях или спонтанно профаг не будет стимулирован на осуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага. На индукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяина предшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другие условия, имеющие место быть в момент индукции. Скудные условия для роста способствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют лизирующей реакции.

Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определенного вида, более того, существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие варианты внутри вида, хотя встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов.

Бактериофаги - высокоэффективные иммунобиологические препараты антибактериального действия. Применяются для лечения и профилактики острых кишечных инфекций и гнойно-воспалительных заболеваний. Незаменимы при устойчивости возбудителей к антибиотикам. Применяются также при лечении дисбактериозов кишечника в комплексе с препаратами, нормализующими микрофлору кишечника.

Бактериофаг и - живые агенты, вирусы бактерий, широко распространенные в природе. В медицине используют способность бактериофагов разрушать клетки болезнетворных микроорганизмов. Литическое действие бактериофагов строго специфично. В производстве фаговых препаратов учитывают специфичность бактериофагов и готовят поливалентные фаговые препараты - смеси бактериофагов, активных в отношении различных типов возбудителей. При применении бактериофаги не нарушают нормального биоценоза человека, могут применяться в комплексной терапии с другими лекарственными средствами. Бактериофаги изготавливаются с применением природного сырья и могут быть рекомендованы как взрослым, так и детям.

Бактериофаг брюшнотифозный обладает способностью лизировать сальмонеллы брюшного тифа. Применяют для профилактики брюшного тифа у взрослых и детей.

Бактериофаг дизентерийный поливалентный (Дизфаг) вызывает специфический лизис шигелл Флекснера и Зонне - возбудителей бактериальной дизентерии. Применяется при бактериальной дизентерии: лечение больных бактериальной дизентерией, санация реконвалесцентов (бактерионосительство), профилактика бактериальной дизентерии.

Бактериофаг клебсиелл пневмонии (Клебсифаг) обладает способностью специфически лизировать бактерии клебсиелл пневмонии. Предназначен для лечения гнойно-септических и энтеральных заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл пневмонии: хирургические инфекции, заболевания урогенитальной сферы, желудочно-кишечного тракта, гнойно-воспалительных заболевания уха, горла, носа, дыхательных путей и легких, генерализованные септические заболевания, гнойно-септические заболевания новорожденных.

Бактериофаг клебсиелловый (клебсиеллезный) поливалентный обладает способностью специфически лизировать бактерии клебсиелл озены, риносклеромы и пневмонии. Предназначен для лечения заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл: лечение озены, риносклеромы, гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла и носа клебсиеллезной этиологии; инфицированных ран, абсцессов, цистита, пиелонефрита, энтеральных заболеваний, вызванных бактериями клебсиелл. Применяется также профилактически при обсемененности внутрибольничными штаммами клебсиелл.

Бактериофаг коли (Колифаг) обладает способностью специфически лизировать энтеропатогенные кишечные палочки (E.coli) наиболее значимые в этиологии гнойно-воспалительных заболеваний. Применяют для лечения и профилактики инфекций кожи и внутренних органов, вызванных кишечной палочкой (гнойно-септические заболевания, гнойно-осложненные раны, ожоги, абсцесс, флегмона, фурункулы, карбункулы, гидрадениты, бурситы, тендовагиниты, остеомиелиты, маститы, плевриты, холецистит, проктит, цистит, пиелит, пиелонефрит, эндометрит, кольпит, сальпингоофорит, энтерит, энтероколит, токсикоинфекции); для профилактики колиинфекций.

Бактериофаг колипротейный (Колипротеофаг) обладает способностью специфически лизировать распространенных энтеропатогенных эшерихий и протея (Pr.mirabilis и Pr.vulgaris). Применяется для лечения и профилактики энтероколитов; для лечения кольпитов колипротейной этиологии и других заболеваний, вызванных коли и протейными бактериями (цистит, пиелит, пиелонефрит, эндометрит, сальпингоофорит, энтеральная патология).

Бактериофаг протейный (Протеофаг) обладает способностью специфически лизировать бактерии протея (Pr. mirabilis и Pr. vulgaris). Применяется для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний, вызванных протейными бактериями видов вульгарис и мирабилис (хирургические инфекции, урогенитальная инфекционная патология, энтеральные инфекции); с профилактической целью при свежеинфицированных ранах; при дисбактериозе кишечника.

Бактериофаг сальмонеллезный групп АВСДЕ способен вызывать лизис сальмонелл и близких к ним по антигенной структуре бактерий. Применяют при сальмонеллезе у детей и взрослых: лечение сальмонеллеза, санация реконвалесцентов (бактерионосительство), профилактика сальмонеллезов по эпидпоказаниям.

Бактериофаг синегнойный (псевдомонас аэругиноза) обладает способностью специфически лизировать бактерии псевдомонас аэругиноза. Применяют для лечения и профилактики гнойно-воспалительных заболеваний различных органов, вызванных синегнойной палочкой (заболевания уха, горла, носа, дыхательных путей и легких, хирургические, урогенитальные, энтеральные инфекции, септические заболевания, гнойно-воспалительные заболевания новорожденных), а также дисбактериозов; с профилактической целью для обработки послеоперационных и свежеинфицированных ран; для профилактики внутрибольничных инфекций.

Бактериофаг стафилококковый (Стафилофаг) обладает способностью лизировать стафилококковые бактерии, выделенные при гнойных инфекциях. Применяется для лечения и профилактики гнойных инфекций кожи, слизистых, висцеральных органов, вызванных стафилококковыми бактериями (синусит, отит, ангина, фарингит, ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, плеврит, гнойные раны, инфицированные ожоги, абсцесс, флегмона, фурункул, карбункул, гидраденит, панариций, парапроктит, мастит, бурсит, остеомиелит, уретрит, цистит, пиелонефрит, кольпит, эндометрит, сальпингоофорит, гастроэнтероколит, холецистит, омфалит, сепсис), а также при дисбактериозе кишечника.

Бактериофаг стрептококковый (Стрептофаг) обладает способностью лизировать стрептококковые бактерии, выделенные при гнойных инфекциях. Применяется для лечения и профилактики гнойных инфекций кожи, слизистых, висцеральных органов, вызванных стрептококками (синуситы, отит, ангина, тонзиллит, фарингит, ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, плеврит, нагноения ран, гнойносложные ожоги, абсцесс, флегмона, фурункул, карбункул, гидраденит, панариций, парапроктит, мастит, бурсит, тендовагинит, остеомиелит, уретрит, цистит, пиелит, пиелонефрит, кольпит, эндометриг, сальпингоофорит, гастроэнтероколит, холецистит, омфалит, пиодермия, сепсис), а также при дисбактериозе кишечника.

Интести-бактериофаг обладает способностью специфически лизировать шигеллезные, сальмонеллезные, стафилококковые и энтерококковые бактерии, энтеропатогенную кишечную палочку, протей, псевдомонас аеругиноза. Применяется для лечения и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта, вызванных чувствительными микроорганизмами: бактериальной дизентерии, сальмонеллеза, брюшного тифа, паратифа, дисбактериозов, энтероколита, колита, диспепсии.

Пиобактериофаг комбинированный (Пиополифаг) способен лизировать стафилококки, стрептококки (в т.ч. энтерококки), протея (мирабилис и вульгарис), синегнойную (псевдомонас аэругиноза) и кишечную палочки. Предназначен для профилактики и лечения гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла, носа, пазух носа, дыхательных путей, легких; хирургических инфекций (нагноения, абсцесс, флегмона, остеомиелит, перитонит); урогенитальных инфекций (уретрит, цистит, пиелонефрит); гинекологических инфекций (кольпит, эндометрит, сальпингоофорит); энтеральных инфекций (гастроэнтероколит, холецистит, дисбактериоз); гнойно-септических заболеваний новорожденных.

Пиобактериофаг поливалентный (Секстафаг) обладает способностью специфически лизировать стафилококки, стрептококки (в т.ч. энтерококки), эшерихию коли, протея (мирабилис и вульгарис), псевдомонас аэругиноза и клебсиеллу пневмония. Предназначен для профилактики и лечения различных форм гнойно-воспалительных и энтеральных заболеваний: гнойно-воспалительных заболеваний уха, горла, носа, дыхательных путей, легких и плевры; хирургических, урогенитальных и энтеральных инфекций; генерализированных септических заболеваний, в т.ч. гнойно-септических заболеваний новорожденных и детей грудного возраста.

Пиобактериофаг комплексный жидкий представляет собой смесь фаголизатов стафилококков, стрептококков, энтерококков, эшерихий коли, протея (мирабилис и вульгарис), псевдомонас аэругиноза и клебсиелл (пневмония и окситока). Применяется для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний: заболеваний уха, горла, носа, дыхательных путей и легких; хирургических инфекций; урогенитальных инфекций; энтеральных инфекций; генерализованных и септических заболеваний; гнойно-воспалительных заболеваний новорожденных; для обработки послеоперационных и свежеинфицированных ран.

Бактериофаги

В 1928 году британскому бактериологу Александру Флемингу удалось выделить активное вещество, разрушающее бактериальные клетки. Пенициллин стал первым в мире антибиотиком.

Его работу продолжили Говард Флори и Эрнст Борис Чейн, которые разработали методы очистки пенициллина. Массовое производство этого антибиотика было налажено во время Второй мировой войны. К концу войны американские компании производили более 650 миллиардов упаковок в месяц, что помогло спасти десятки тысяч жизней тогда и миллионы жизней после.

В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Даже спустя 61 год со дня смерти выдающегося учёного Флеминга его открытие, как и прежде, остаётся одним из величайших в истории медицины.

Однако сегодня мы сталкиваемся с перспективой того, что антибиотики утратят свою эффективность из-за возникновения новых микроорганизмов, устойчивых к ним. Может случиться так, что люди снова начнут массово умирать от неизлечимых бактериальных инфекций.

Согласно результатам исследования, проведённого в Великобритании, к 2050 году антибиотикорезистентность может стать самой глобальной причиной смертности, при условии, что не найдётся новых эффективных антибиотиков, которые будут производиться в достаточном количестве.

В ноябре 2015 года, учёные сообщили, что была обнаружена бактерия, устойчивая к антибиотику последнего поколения - Колистину (Colistin). Это означает, что многие виды инфекций могут стать неизлечимыми, так как ген, устойчивый к антибиотику, может передаваться и другим штаммам бактерий.

Проблема антибиотикорезистентности очень серьёзная и требует конкретных действий на глобальном и государственном уровнях:

- В первую очередь, должны проводиться кампаний в поддержку мытья рук и иммунизации, так как главная цель - остановить распространение инфекций.

- Нужны образовательные программы для населения, включая информирование о том, что антибиотики должны применяться только по медицинским показаниям.

- Важно акцентировать внимание людей на том, что, если антибиотик назначен доктором, нужно пройти полный курс лечения, а не прекращать приём лекарств на своё усмотрение.

- Необходимо прекратить чрезмерное применение антибиотиков в сельском хозяйстве.

Люди могут вновь начать массово умирать от неизлечимых бактериальных инфекций

Одним из оптимальных решений проблемы антибиотикорезистентности может стать использование фагов (бактериофагов) – вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки.

И антибиотики, и бактериофаги действуют непосредственно на микробы, только антибиотики губят не только патогенную, но и нормальную микрофлору, нарушая естественный баланс, в то время как бактериофаги действуют только на патогенные микроорганизмы.

В медицине уже успешно применяются такие бактериофаги: стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллёзный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный и другие. В настоящее время их используют для лечения бактериальных инфекций, которые не чувствительны к традиционному лечению антибиотиками.

Терапия бактериофагами постепенно становится приоритетной в рамках стандартных и усовершенствованных методик лечения в США и странах Западной Европы. Существуют медицинские протоколы по применению бактериофагов.

Бактериофаги назначают для лечения многих хронических заболеваний, таких как хронические инфекции мочевыводящих путей, хронические отиты, хронические риносинуситы, кожные инфекционные заболевания, инфекционные заболевания кишечника, простатиты, акне, гингивиты.

Также бактериофаги оправдали свою эффективность при лечении инфицированных ран и остеомиелитов.

Хотя бактериофаги стали использоваться на Западе относительно недавно, в некоторых странах Восточной Европы их стали изучать и применять еще более 80 лет тому назад. Особенно преуспела в этом вопросе Грузия, которая была глобальным и передовым центром по изучению бактериофагов ещё со времён Советского Союза.

В наши дни в Грузии довольно успешно функционируют несколько комфортных частных клиник, куда приезжают пациенты из США, Канады и Франции для лечения сложных бактериальных инфекций. Пациенты получают желанное исцеление даже после того, как лечение антибиотиками не дало для них никакого положительного эффекта.

Подбор бактериофагов осуществляется индивидуально для каждого пациента на основании результатов бактериологических и других лабораторных анализов. Для некоторых пациентов специально создаются новые виды бактериофагов, если уже существующие фаги не эффективны при конкретной бактериальной инфекции.

Во многих случаях вирусы, которые поражают бактерии, стали последней надеждой и спасением для многих пациентов.

Если вы нашли ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl + Enter

В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разрабатываются терапевтические препараты на основе бактериофагов (вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки) нового поколения, которые представляют собой мягкую и безопасную альтернативу антибиотикам.
В связи с появлением супербактерий, обладающих резистентностью практически ко всем существующим препаратам, поиск новых способов лечения становится всё более актуальным, уверены медики. Кроме того, эффективность антибиотиков всё чаще ставится под сомнение.
На замену им могут прийти бактериофаги — вирусы, которые уничтожают бактерии, но не заражают клетки человека. За счёт высокой специфичности большинство бактериофагов узнаёт только определённые штаммы бактерий. Кроме того, им присуща саморегуляция: они размножаются только тогда, когда встречают своего хозяина. Как только плотность патогенных бактерий-хозяев уменьшается, бактериофаги спокойно и безболезненно для иммунной системы уходят из организма. Самое замечательное, что бактериофаг — это природный объект, внутри и вокруг нас их миллиарды, поэтому наша иммунная система обычно не пытается от них избавиться (было показано, что в случаях онкологических заболеваний они даже способны мягко её стимулировать).
Как отмечается в пресс-релизе издания "Наука в Сибири", у фаготепрапии (так называется лечение при помощи бактериофагов) есть как преимущества, так и недостатки. К первым относится принцип "работы" микроорганизмов. Фагам всё равно, резистентна бактерия к антибиотику или нет, поэтому они могут использоваться в комплексной терапии, с антибиотиками и другими методами, это не повлияет отрицательно на их эффективность. Из-за того, что бактериофаг — обычный для наших организмов объект, отсутствует повреждающее действие и токсические эффекты (именно поэтому в России их применение разрешено для лечения как новорождённых, так и пожилых). Поскольку эти агенты действуют избирательно, они не влияют на микробиоту организма. И, что очень важно, бактериофаги способны разрушать биоплёнки.
Биоплёнки формируются из бактерий различных таксонов. Первый слой усваивает ультрафиолет, передаёт некоторые компоненты синтеза среднему слою и так далее. Однако для медицины это не всегда хорошо, потому что биоплёнки образуются не только в норме (например, в ротовой полости на зубах), но и на катетерах. Даже если бактерии, находящиеся внутри биоплёнки, формально чувствительны к антибиотику, из-за препятствия тот просто не может к ним попасть. Если бактериофагу удаётся хотя бы чуть-чуть разрушить оболочку, весь этот многокомпонентый бактериальный слой становится доступен для лекарства.
Однако существует проблема, связанная с выбором конкретного бактериофага для терапии для каждого конкретного микробного агента. Несмотря на то, что в последнее время интерес к изучению бактериофагов возрос, реально фаготерапией занимаются лишь в немногих странах Европы. Россия — единственная страна, где бактериофаги официально одобрены, производятся в промышленном масштабе и разрешены для применения в клиниках. Однако большинство клиницистов в мире и даже в нашей стране скептически относятся к этому методу лечения.
Известно, что некоторые бактериофаги способны встраивать свой геном в бактерии, и это многих настораживает (хотя такие бактериофаги также встречаются в нашей кишечной микробиоте). Для фармацевтических компаний очень трудно защитить препарат на основе бактериофагов патентом, поскольку любой микробиолог, купивший этот препарат в аптеке, может размножить бактериофаг в своей лаборатории, дать ему другое название и продавать как свой (хотя рано или поздно полногеномное секвенирование препаратов покажет, кто что у кого украл). К тому же высокая скорость смены циркулирующих штаммов быстро может сделать тот или иной бактериофаг неэффективным. То есть встаёт вопрос индивидуального подбора бактериофага в каждом отдельном случае.

"В нашем институте ведётся работа по созданию терапевтических препаратов бактериофагов нового поколения. Можно разделить её на несколько этапов: выделение и характеризация оригинальных бактериофагов, создание на их основе моноспецифических (против конкретной бактерии) и полиспецифических коктейлей. Также совместно с клиницистами новосибирского Центра новых медицинских технологий мы разрабатываем способы применения этих препаратов", — рассказывает заведующая лабораторией молекулярной микробиологии ИХБФМ СО РАН Нина Тикунова.

За последние годы учёным удалось выделить новые бактериофаги как против традиционных патогенов, так и против недавно распространившихся возбудителей инфекций. Можно сказать, что каждый бактериофаг получил паспорт: от полногеномного секвенирования до изучения классических параметров, таких как скорость размножения и электронная микрофотография. Коктейли также уже создаются и описываются — здесь важно понять, что один бактериофаг не мешает другому.

"Мы считаем: в тех случаях, когда есть время, необходимо использовать метод персонализированного применения. На первом этапе выделяется патогенная бактерия, определяется её вид, подбирается из коллекции бактериофагов или продаваемых препаратов тот, который действует именно против этой бактерии", — говорит исследовательница.

Доказать эффективность подхода учёным удалось благодаря работе с пациентами, имеющими синдром диабетической стопы. Это одно из поздних осложнений сахарного диабета, при котором развиваются патологические изменения стоп в виде гнойно-некротических процессов, язв и костно-суставных поражений.
Стандартная консервативная терапия этой патологии даёт положительный эффект менее чем у половины больных. Как правило, на первых этапах пациентов лечат мазями и антибиотиками, и когда человек попадает к хирургам, одна или несколько бактерий, которыми инфицирована рана, уже имеет устойчивость к большинству антибиотиков. Эти больные идут на ампутацию. Причём практика показывает, что лишение пальца или половины стопы — только первый этап, а дальше идут всё более высокие ампутации, и в конце концов человек может погибнуть.

"Мы описали истории 34 пациентов, у которых был синдром диабетической стопы и консервативное лечение не помогало. У 31 из них инфекция действительно была вызвана антибиотикорезистентными бактериями", — рассказывает Нина Тикунова.

Примерно у половины пациентов это была моноинфекция, у других — микстинфекция, вызванная 2-5 патогенными бактериями. Из 31 человек для 23 удалось подобрать бактериофаги, половина из которых — оригинальные, выделенные в институте.
В результате у всех пациентов с моноинфекциями, которым были подобраны бактериофаги, либо патогенный агент исчезал, либо его титр снижался на 3-4 порядка, что позволило излечить их антибиотиками, к которым эти пациенты ранее были нечувствительны. Скорее всего, здесь заработала иммунная система — как только бактерий стало меньше, она начала справляться сама. Также удалось вылечить четырёх пациентов с микстинфекциями, а у остальных — убить хотя бы несколько патогенных бактерий (для некоторых бактерий бактериофагов пока не обнаружено). Таким образом, более половины пациентов с синдром диабетической стопы были полностью излечены.
Исследователи уверены, что эффективные препараты на основе бактериофагов появятся в продаже уже к 2025 году.
Кстати, ранее учёные выяснили, что вирусы-бактериофаги обмениваются информацией о развитии инфекции и координируют свои действия.