Jak obchodzisz Rok Faga? Nawet jeśli nigdy nie słyszałeś o tych malutkich wirusach zabijających bakterie, na pewno je spotkałeś. Na planecie istnieją tryliony bakteriofagów lub fagów i podobnych wirusów, aw wielu miejscach przewyższają nawet liczbę lokalnych bakterii.
powiązana zawartość
- Zakrzepy, komórki wątroby i ptasia grypa są zaskakująco piękne pod mikroskopem
Fagi specjalizują się w infekowaniu bakterii i zamianie genów, aby mogli wykorzystać gospodarza do replikacji. W różnych postaciach fagi ostatecznie kierują procesami biologicznymi w ciele i między ekosystemami. Teraz, sto lat po ich odkryciu, wciąż wiele można się dowiedzieć o tych maleńkich stworzeniach i ich kuszących możliwościach - takich jak projektowanie inżynierii wirusów fagowych, które mogą zabić nawet najbardziej oporne na leki infekcje bakteryjne.
Forest Rohwer z San Diego State University, współautor Life in Our Phage World, wyjaśnia, dlaczego chce, aby świat oznaczył rok 2015 rokiem faga:
Po co teraz świętować fagi?
Minęło już 100 lat, że naprawdę wiemy o tych rzeczach. W zależności od tego, kogo chcesz powiedzieć, że pierwszy raz odkrył fagi, pierwszym dość konkretnym przykładem był rok 1915. [Brytyjskiemu bakteriologowi Frederickowi W. Tortowi ogólnie przypisuje się odkrycie.] A teraz, po prawdziwym spowolnieniu liczby ludzi w dziedzinie, powiedziałbym, że w ciągu ostatnich dziesięciu lat nastąpił odrodzenie. Ludzie zdają sobie sprawę, że te rzeczy są głównymi graczami w ekosystemach, dywersyfikacji mikrobiologicznej, dzieleniu genów - wszędzie. Możesz naprawdę zaangażować się i przyczynić w tej dziedzinie oraz odkryć nowe, duże i ważne rzeczy. Z punktu widzenia biologa to świetna zabawa.
To, że są tak wszechobecne, jest prawie trochę niepokojące.
Istnieje około 10 milionów fagów w jednym mililitrze wody morskiej i blisko 100 milionów z nich na gram gleby. Naprawdę są wszędzie, w zasadzie wszystko, co możesz wymyślić, i są niezwykle różnorodne. Ale są tylko częścią systemu. W większości przypadków są dla nas całkowicie nieszkodliwe. W rzeczywistości prawdopodobnie pomagają nam w większości.
Jakie rzeczy robią?
Cóż, porównanie zombie jest poprawne dla jednego zachowania. Wchodzą fagi i włączają swoje DNA do DNA bakterii, co często powoduje, że bakterie robią inne rzeczy, niż robiliby to inaczej. Jednym dobrym sposobem na zastanowienie się, jak to działa, jest wyobrażenie sobie symbiozy w szerokim zakresie, od patogenów po mutalizm. W każdym takim systemie, na który patrzysz, wygląda na to, że geny dokonujące lokalnych adaptacji są nabywane przez transfer. Na przykład w jelicie ludzkim masz pewien zestaw bakterii, które żyją z tobą, ale w ciągu życia dzieje się tak, że bakterie te nabywają geny [z fagów], które mogą być pomocne, szkodliwe lub neutralne dla gospodarz.
Więc ta zamiana DNA może mieć ogromny zakres wyników?
Dobrze. W rzeczywistości jest to obszar, w którym fagi mogą czasem być szkodliwe dla ludzi, gdy geny wywołujące chorobę są przenoszone przez faga. Tak więc wiele patogenów istnieje tylko dlatego, że bakterie, które zwykle nie są patogenami, mają różne geny dodane przez faga. Prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem jest cholera, gdzie naprawdę dobrze wiedzą, w jaki sposób fag powoduje tę chorobę. Dzieje się tak również z wieloma szczepami E. coli, które powodują zatrucie pokarmowe.
Życie w naszym świecie fagów
KupowaćA co z pomocną stroną?
Jeśli spojrzysz na rafę koralową, masz w zasadzie te same typy bakterii związane z rafą. Ale potem widzisz w różnych miejscach, że pozyskano różne geny, które pozwalają bakteriom dostosować się do lokalnych warunków. W takim przypadku jest to dobra rzecz, jeśli chodzi o promowanie ogólnego stanu zdrowia rafy. Druga strona to po prostu zabijanie bakterii, ponieważ to jest ich produkt spożywczy. To naprawdę inna główna rzecz, którą robią.
Jak to zabójstwo bakteryjne może działać na chorobę?
To była myśl od 100 lat. Początkowo ludzie myśleli, że znaleźli magiczną kulę, mikroby, aby zabić mikroby. Ale potem zaczęliśmy stosować antybiotyki i przeważnie są to te, których używamy do dziś. Miejsca, w których mogą często stosować terapię fagową, byłyby w Rosji lub w Polsce. Ale istnieje pewien ruch, aby ponownie je wykorzystać w świecie zachodnim, zwłaszcza że wiele bakterii stało się opornych na antybiotyki.
Dlaczego ich potencjał do walki z chorobami jest tak wielki?
Istnieje kilka zalet. Antybiotyki w zasadzie zabijają wszystkie bakterie lub dużą ich część, a nie chcesz tego w wielu przypadkach. Nie chcesz zabijać wszystkich bakterii w jelitach za każdym razem, gdy masz infekcję. Dlatego fagi są tak interesujące: atakują i polują na określony szczep patogenu. Ponadto jeden fag staje się milionem w ciągu kilku godzin. Antybiotyk nigdy się nie wzmocni, musisz ciągle wkładać je do organizmu. Ale dzięki fagom, jeśli bakterie docelowe będą tam obecne, przyciągnie więcej tych rzeczy, które je zabijają, i na to liczysz. A kiedy bakterie docelowe znikną, fagi, które się na nich żywią, również powinny zniknąć.
Czy możemy sztucznie tworzyć fagi, aby atakowały dokładnie szkodliwe bakterie, których szukamy?
Tak. Myślę, że izolowanie ich od wielu różnych fagów w przyrodzie ma trochę obrzydliwą historię - czasem działa, a czasem nie - i z prawnego punktu widzenia, który zawsze będzie trochę szkicowy. Wierzę, że synteza jest drogą, którą zamierzamy. Konstruujemy je od dłuższego czasu, od lat 70., a może nawet wcześniej, i wiemy o nich sporo. Możesz po prostu pobrać konkretny kawałek DNA, dodać go do probówki, która ma części białka tworzące faga, i otrzymujesz z tego żywotnego faga. DNA inicjuje tworzenie żywotnego faga, więc jest to rodzaj magicznej nanomaszyny.
Brzmi idealnie, więc co powstrzymuje nowe leczenie fagami?
Wydajemy setki milionów dolarów na opracowanie antybiotyku. Do tej pory tak naprawdę nie było takiej inwestycji, która byłaby konieczna do opracowania fagów do poziomu, na którym większość z nas czułaby się z nimi komfortowo. Jeśli mam infekcję bakteryjną, nadal idę na antybiotyki.
Ile jeszcze musimy się nauczyć po stu latach badań na fagach?
Wiemy wiele o niektórych z nich, ponieważ były narzędziami służącymi do rozwoju biologii molekularnej, dowiedzenia się, jak działa DNA i naprawdę uczą się, jak badać rzeczy na poziomie molekularnym. W takim razie wiemy dużo. Jeśli chodzi o to, co dzieje się w środowisku, wiemy bardzo szeroko, co robią, ale o szczegółach tego, co się dzieje, nawet w ludzkim ciele, wiemy bardzo mało.
Ich różnorodność genetyczna, która jest w większości nieznana, jest niesamowita. W większości dziedzin możemy powiedzieć, że nie wiemy, co robi dany gen, ale przynajmniej widzieliśmy to wcześniej. Dzięki materiałom fagowym możesz przejść do dowolnego środowiska, które chcesz wybrać, a większość genów, które niosą, może 80%, nie tylko nie wiemy nic o tych genach, ale nigdy ich jeszcze nie widzieliśmy. W tym momencie jest to nauka początkowa i ciągle pojawiają się nowe odkrycia. Jest to jedno z tych miejsc, do których każdy może się udać, a na pewno znajdziesz coś fajnego.
