Лекция. Бактериофаги (831472), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В результате коринебактерия производитсильнейший токсин, инактивирующий в человеческих клетках один из компонентов трансляционногоаппарата — EF-2 (эукариотический фактор элонгации 2). Подавление синтеза белка проявляетсясвоеобразной дифтерийной симптоматикой. Аналогичные механизмы приобретения патогенныхсвойств позже выявили у холерных вибрионов, сальмонелл, клостридий и др.Лабораторное и промышленное применениебактериофагов• Способность фагов к внесению в клетку определенного количества генетического материала,упакованного в капсид, широко эксплуатируется в генной инженерии: их часто используютв качестве векторов различного назначения. Например, для создания библиотек генов нередкоконструируют векторы на основе бактериофага λ, содержащего двухцепочечную ДНК.
Левое и правоеплечи ДНК фага содержат гены, необходимые для литического цикла, а среднюю — несущественнуюдля размножения — часть молекулы можно заменять крупным (примерно до 24 т.п.н.) фрагментомчужеродной ДНК, включая эукариотическую. Такую рекомбинантную ДНК упаковывают в вирионыи заражают ими подходящую культуру бактерий, которая затем многократно воспроизводит фаговуюДНК с интересующими человека фрагментами.• Из-за высокой специфичности многие фаги служат диагностическими инструментами дляидентификации бактериальных культур в медицинской, ветеринарной, технической микробиологиии фитопатологии.
Метод фаготипирования, основанный на исключительной специфичностиопределенных фаговых штаммов, позволил распределить на фаготипы ряд штаммов бактерий,неотличимых друг от друга по другим признакам. Фаготипирование с успехом применяют дляидентификации типов кишечной палочки, сальмонелл (включая возбудителя брюшного тифа),стафилококков и др. Этот метод дает эпидемиологам возможность отследить цепочку случаевзаболевания и определить источник инфекции.•• Бактериофаги прекрасно подходят для быстрого обнаружения небольшихколичеств патогенных бактерий во внешней среде: появляются и множатсяхозяева — нарастает титр специфического бактериофага. Определениеколифагов стало одним из ключевых мероприятий в санитарном контролевод, поскольку позволяет выявить фекальное загрязнение даже при маломколичестве кишечной палочки, не определяемом бактериологическимиметодами.• Фаги применяются и в борьбе с бактериальными вредителями различныхтехнических брожений, и в производстве ферментов с помощьюбактериальных культур.
В то же время, заражая промышленные культуры,бактериофаг вредит «полезным» производственным штаммам (вакцинным,продуцентам антибиотиков, возбудителям молочнокислого,ацетонобутилового и некоторых других брожений), чем вызывает серьезныенарушения технологического процесса.Применение бактериофагов в медицинеТаблица 2. Препараты бактериофагов, выпускаемые в РФ.• Отдельно стоит осветить вопрос применения фаготерапии в странахЗапада. Как известно, после открытия антибиотиков работы,связанные с медицинским применением фагов, там были полностьюсвернуты. Однако в последние годы в связи с тревожной динамикойраспространения внутрибольничных инфекций, резистентныхк большинству известных антибиотиков, многие биотехнологическиекомпании сделали резкий поворот к изучению возможности созданиялекарств на основе бактериофагов.
Однако, несмотряна существенные технологические преимущества, для созданияэффективных препаратов необходима коллекция бактериофагов,действующих на клинически значимые штаммы возбудителей,и соответствующий опыт их клинического применения, чем этикомпании пока не обладают.• В начале 2000-х Гленн Моррис, сотрудник Мэрилендскогоуниверситета, совместно с НИИ бактериофагов, микробиологиии вирусологии в Тбилиси начал испытания фаговых препаратов дляполучения лицензии на их применение в США. В итоге в 2006 годуиспользование бактериофагов в США было одобрено — в качествепищевой антилистерийной добавки (спрей для обработки мяса),а вице-президент США Альберт Гор назвал их «новым оружием дляборьбы с болезнетворными бактериями».• В некоторых штатах фаготерапию разрешено применять натуропатамили же в качестве дополнительного метода в комплексном лечении,например, ран.
В настоящее время на Западе проходят доклиническиеиспытания ряда препаратов природных и генетическимодифицированных штаммов бактериофагов, активных в отношениитаких коварных бактерий, как Clostridium difficile и Pseudomonasaeruginosa, правда, выход препаратов в продажу планируется толькок 2023 году. Есть информация и о прохождении клиническихиспытаний фаговых препаратов.• С терапевтической целью бактериофаги применяют, например,в России, Грузии и Польше, причем самыми разными способами.
Длякоррекции кишечных дисбиозов жидкие препараты применяют внутрьили per rectum при помощи клизмы. Таблетированные формыпринимают внутрь, возможно использование бактериофагови в составе ректальных свечей. При кожных и раневых инфекцияхих применяют в виде примочек на очаги поражения. При фарингитах,ларингитах и тонзиллитах препараты используют для орошения илиполосканий, при отитах — закапывают в уши. Для лечения абсцессовв их полость вводят ватный шарик, пропитанный препаратом.Больным, страдающим хроническими остеомиелитами, препаратвводят непосредственно в пораженный участок кости. Такжепрепараты можно вносить в брюшную, плевральную и суставныеполости, а также применять в форме аэрозолей при пораженияхлегких.
При инфекциях мочевыводящих путей бактериофаги вливаютнепосредственно в пораженный орган с помощью зонда. Пригинекологических заболеваниях препарат вливают в матку либоприменяют влагалищные тампоны, пропитанные фаговым раствором.Преимущества бактериофагов передантибиотиками• Способны уничтожать бактерий, устойчивых к антибиотикам и защищенных биопленками.• Свободно проникают в кровь и лимфу и выводятся через почки с мочой. Как показано в рядеисследований, после приема 30 мл бактериофага уже через два часа фаговые частицы обнаруживаютв моче, их концентрация в ней достигает максимума спустя 6–8 часов после приема• Не вызывают побочных эффектов и аллергии.
Все случаи аллергических реакций при использованиитерапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат былнедостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий (такоеявление — реакция Яриша-Герксгеймера — может наблюдаться и при применении антибиотиков).• Не подавляют рост нормофлоры, не ослабляют иммунитет.• Подходят для пациентов любого возраста, нет противопоказаний.• Можно применять как в виде монотерапии, так и в сочетании с антибиотиками, что значительноснижает риск селекции резистентных штаммов бактерий.• Можно использовать для санации лечебно-профилактических учреждений и для борьбыс госпитальными инфекциями.• Можно применять для предупреждения инфекционных болезней в эпидемических очагах —вводитьлицам с высоким риском заражения и имевшим контакт с больными.Недостатки• Каждый бактериофаг инфицирует только строго определенный вид бактерийили даже определенный штамм, что требует проведениябактериологического исследования биологического материала больногос целью фаготипирования, а следовательно, отсрочивает началофаготерапии; и хотя в последнее время разрабатываются ускоренныеметодики определения фаготипа с помощью ПЦР или масс-спектрометрии,внедряются они медленно из-за высокой стоимости и требованийк квалификации специалистов.• Для поддержания активности бактериофаги требуют особых условийхранения и транспортировки.• Бактериофаги не действуют на внутриклеточных микроорганизмов.• Многие бактериофаги инактивируются в условиях низкого рН желудка припероральном применении препаратов, а также ингибируютсянеспецифическим действием различных факторов в жидкостях организма.Заключение• Прошло уже 100 лет с момента открытия бактериофагов.
Неоправданнозабытые на Западе и чудом сохранившиеся в России, они полвекапребывали в тени успеха антибиотиков. Но эпоха триумфа антибиотиковвыявила и важнейшую проблему их активного применения — угрожающийрост резистентности к ним среди опасных патогенов, и многие ученыеи врачи видят именно в фагах альтернативу антибиотикам. Еслина сегодняшний день мы имеем штаммы бактерий, устойчивые дажек антимикробным препаратам «последней надежды», то фаги, благодаряописанным выше механизмам коэволюции с бактериями, никогда не утратятактуальности. За 100 лет они были детально изучены, признаныбезопасными и стали незаменимым инструментом в генетикеи биоинженерии, санитарной микробиологии и эпидемиологии,промышленности, медицине и даже в космической сфере (да-да, бактериис профагом используют для оценки защиты обшивки космических кораблейот радиации).
И как нельзя лучше характеризует значение фагов длячеловека древняя пословица: «Враг моего врага — мой друг».•Литература•Rubinstein E. and Ronald A.R. (2000). Toronto declaration to combat antimicrobial resistance. Proceedings of the Global Resistance Day, 40thInterscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Toronto, Ontario, Canada;•CRISPR-системы: иммунизация прокариот;•А не замахнуться ли нам на...
изменение генома?;•Мутагенная цепная реакция: редактирование геномов на грани фантастики;•Стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к антимикробным препаратам. (2001);•Успех в борьбе с лейкозом: на шаг ближе к клиническому применению геномного редактирования;•Koonin E.V., Senkevich T.G., Dolja V.V. (2016). The ancient Virus World and evolution of cells. Biol. Direct. 1, 29;••d’Hérelles F. (1917). Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques. Comptes rendus de l’Académie des Sciences, Paris. 165, 373–375;van Houte S., Ekroth A.K., Broniewski J.M., Chabas H., Ashby B., Bondy-Denomy J.
et al. (2016). The diversity-generating benefits ofa prokaryotic adaptive immune system. Nature. 532 (7599), 385–388;•Eaton M.D. and Bayne-Jones S. (1934). Bacteriophage therapy. Review of the principles and results of use of bacteriophage in the treatment ofinfection. JAMA. 103, 1769–1776, 1847–1853, 1934–1939;•Bondy-Denomy J., Pawluk A., Maxwell K.L., Davidson A.R. (2013). Bacteriophage genes that inactivate the CRISPR/Cas bacterialimmune system.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
