Известно е, че бактериофагите са в състояние да се адаптират към новите условия поради мутации, но от признаците на „живот“ им е присъща само способността да възпроизвеждат и предават на потомците наследствена информация.
Именно тези свойства позволиха на човека да ги използва като алтернатива на антибиотиците за борба с инфекциите и унищожаване на патогенни бактерии.
Бактериофагите са вируси, най-малките естествени структури, подобни на молекулярните кристали. Но за разлика от повечето вируси, познати на човечеството, те не заразяват по-висши организми (например хора), а само по-ниски - едноклетъчни организми.
Не без причина „бактериофаги“ буквално се превежда като „ядящи бактерии“. Бактериофагите са толкова прости, че дори не могат да се възпроизвеждат самостоятелно - за това те, както и други вируси, се нуждаят от чужда жива клетка.
От какво се състои бактериофагът?
Типичният фаг се състои от "глава" с плътно опакована генетична програма, състояща се от нуклеинови киселини (ДНК или РНК), и "опашка", с която "инжектира" гените си в бактериалната клетка.
Заразената бактерия започва да използва собствените си вътреклетъчни системи и ресурси за синтезиране на протеини и нуклеинови киселини, необходими за сглобяването на нови вирусни частици. Зрелите фаги тръгват в търсене на нова плячка и "родителската" бактериална клетка умира.
Благодарение на последните проучвания стана ясно, че бактериофагите играят важна роля за поддържането на глобалния "микробен баланс" в биосферата: на всеки два дни те унищожават половината от глобалната бактериална популация и по този начин пречат на тези бързо размножаващи се организми да покрият земната повърхност с дебел слой.
Бактериофагите се появяват навсякъде, където бактериите живеят: на сушата и океаните, в почвата и водата, в растенията и животните. Дори в човешкия стомашно-чревен тракт има около 1 билион бактериофага - порядък по-голям от звездите в нашата Галактика! И въпреки че размерът на фаговите частици не надвишава 0. 0001 мм, биомасата на фаги на планетата достига фантастична цифра от 1 милиард тона. Следователно тези невидими, но вездесъщи същества понякога се наричат "тъмната материя" на биосферата.
Предимства на бактериофагите
- действието на бактериофагите не засяга полезната микрофлора на организма, за разлика от антибиотиците;
- бактериофагите са съвместими с всички лекарства. Употребата на бактериофаги не ограничава употребата на други лекарства и не влияе върху тяхната ефективност;
- засягат само чувствителни към тях патогенни бактерии, причинявайки им инфекциозно заболяване, унищожавайки ги отвътре;
- бактериофагите се отделят по естествен път.
Използване на бактериофаги
Веднага след откриването на бактериални вируси преди сто години, фаговите препарати започват да се използват за борба с инфекциозните заболявания при хората. Поради откриването на антибиотици и липсата на познания за обекта терапевтичният потенциал на фагите не е реализиран.
Половин век по-късно молекулярните биолози се интересуват от бактериофагите: те откриват, че тези прости „наноустройства“ с къси генетични програми са удобни обекти за експериментални изследвания върху структурата и работата на генома.
По-нататъшното проучване на фагите и механизмите, чрез които бактериите се защитават от врагове, отвори пред науката един от най-ефективните инструменти за редактиране на генома - CRISPR-CAS, базиран на система „бактериален имунитет“.
Фагите са намерили приложение в различни области на човешката дейност, включително био- и нанотехнологии. Например като прости системи за производство на протеини с желани свойства или като основа за създаване на материали с дадена архитектура в каталитичната химия.
Те се използват като умни молекулярни устройства за транспортиране на лекарства в тялото и като диагностични сензори - например за откриване на патогенни бактерии в храната. Фаговите препарати се използват за дезинфкеция в селското стопанство и в хранително-вкусовата промишленост - това увеличава екологичната чистота.
Но все пак медицината, както и преди век, остава основната област на приложение на тези врагове на бактериите. С увеличаването на лекарствената резистентност на бактериите към химическите антибиотици, нараства значението на фаговата терапия за профилактика и лечение на инфекциозни заболявания при хората.
Защо бактериофагите все още не са се превърнали в основно средство за борба с инфекциите и пациентите в социалните мрежи се оплакват от неуспешни опити за лечение?
Основната причина за неуспех е неумелият подбор на фаги за лечение на конкретни пациенти. Всеки конкретен фаг е ефективен срещу един или максимум няколко щама бактерии, като при различни пациенти може да се появи инфекция, като например тонзилит, който може да бъде причинен от различни щамове на стрептокок.
За да се излекува пациентът, е необходимо да се изолира културата на патогена и да се тества за чувствителност към конкретни фаги. Тоест, бактериофаговата терапия трябва да се провежда, като се използват принципите на персонализираната медицина, за които съвременната медицина практически не е готова.
Коментари