Модель вируса или бактериофага своими руками

Как работают бактериофаги

Как работают бактериофаги

о ткрытие пенициллина – первого антибиотика природного происхождения, воспринималось поначалу как шанс раз и навсегда победить инфекционные заболевания, уносившие миллионы жизней. Однако во второй половине прошлого века первоначальная эйфория пошла на убыль: выяснилось, что бактерии благодаря мутациям могут приобретать устойчивость к любому антибиотику и даже обмениваться между собой этими генами. Так началась «гонка вооружений» человека и бактерий.

Между препаратами бактериофагов и химическими антибиотиками существует принципиальное различие: антибиотик, в отличие от фагового препарата, убивает всё на своем пути, включая содружество полезных микроскопических обитателей организма.

Cовместная эволюция бактерий и фагов за последние 3 миллиарда лет привела к тому, что практически для любой болезнетворной бактерии имеется соответствующий вирус-«убийца».

В отличие от обычных антибиотиков, бактериофаги модифицируют свои генетические программы сами, что снимает проблему устойчивости. Результат – высокая избирательность: конкретный бактериофаг обычно эффективен в отношении лишь одного определенного бактериального вида или даже штамма бактерий.

Действие бактериофагов

Очень важным является то, что бактериофаги не трогают не «свои» бактерии, поэтому не вызывают гибель «хорошей» микрофлоры и, конечно, абсолютно безопасны для клеток высших организмов, включая человека.

При фаготерапии отсутствуют побочные эффекты, такие как аллергия, дисбактериоз, вторичные инфекции (например, грибковые), что нередко наблюдается при приеме антибиотиков. Бактериофаги могут применяться в комбинированной терапии с любыми лекарственными препаратами, включая антибиотики.

Препараты бактериофагов представляют собой раствор, используют их либо местно (например, на кожу или слизистые), либо принимают внутрь. В организме бактериофаги концентрируются в местах наибольшего поражения и размножаются до тех пор, пока находят бактерии-«мишени». После того, как бактерии-«мишени» закончились, фаги выводятся из организма.

Главная цель фаготерапии – остановить и повернуть вспять инфекционный процесс, чтобы дать иммунной системе организма возможность справиться с болезнью.

С помощью бактериофагов лечат

Инфекции мочеполовой системы

Инфекции органов дыхания

Инфекции желудочно-кишечного тракта

Ожоговые и раневые инфекции

Трофические язвы

Остеомиелит

Гнойно-воспалительные заболевания кожи и слизистых
Внутрибольничные инфекции

В идеальном случае перед началом лечения у конкретного больного следует выделить болезнетворную бактерию в культуру и подобрать бактериофаг из «коллекции» уже известных бактериальных вирусов.

Препараты бактериофагов трудно поддаются стандартизации из-за специфики производства. Даже опытный специалист не всегда может заранее предсказать эффективность того или иного препарата у конкретного пациента, так как разные бактериальные штаммы бактерий могут вызывать схожие проявления болезни. Выход – производство «коктейлей» из фагов, способных убивать разные штаммы и даже виды возбудителей. И такие препараты уже существуют — это комплексные, или поливалентные препараты бактериофагов

Источник

Бактериофаги

БАКТЕРИОФАГИ КАК АЛЬТЕРНАТИВА АНТИБИОТИКАМ В ЛЕЧЕНИИ ИНФЕКЦИЙ

Бактериофаги — вирусы бактерий, естественные микроорганизмы, которые, размножаясь внутри бактериальной клетки, ведут к ее быстрой гибели.

Из истории открытия

В 1896 году английский бактериолог Э. Ханкин, исследуя антибактериальное действие воды индийских рек, пришел к выводу о существовании агента, проходящего через бактериальные фильтры и вызывающего лизис холерных вибрионов. Российский микробиолог Н. Ф. Гамалея в 1897 году наблюдал лизис бацилл сибирской язвы. Однако первой научной публикацией о фагах стала статья английского микробиолога Ф. Туорта, в которой он в 1915 году описал инфекционное поражение стафилококков, значительно изменявшее морфологию колоний. В 1917 году канадский бактериолог Ф. Д’Эрелль независимо от Туорта сообщил об открытии вируса, «пожирающего» бактерии — бактериофага.

Интересный факт: при нанесении бактериофага на влажные слизистые он за 20 минут очищает их от определенного вида бактерий, например от стафилококка. Так быстро не работает ни один антибиотик.

Действие бактериофагов отличается от действия антибиотиков:

1. Для определенного вида бактерий существует свой определенный бактериофаг. Но стоит отметить, что не ко всем бактериям есть бактериофаги (это основной недостаток этих препаратов). Для решения вопроса, какую терапию выбрать для лечения инфекции, врач должен сначала взять материал для посева на флору с точным определением вида возбудителя и только после получения анализа на чувствительность микроорганизма к бактериофагам выбрать препарат.
2. Бактериофаги не действуют на нормофлору (нормальные бактерии), поэтому лечение бактериофагами экологично и не требует коррекции нормофлоры.
3. Бактериофаги не влияют на организм человека, поскольку не способны проникнуть в клетки человека. Поэтому бактериофаги не токсичны и не вызывают побочных эффектов.
4. После уничтожения патогена элиминируются (самовыводятся) из организма.
5. Бактериофаги просты в применении: большинство их производится в жидком виде. Доступно наружное орошение при местном применении, полоскании, в виде микроклизм при кишечных инфекциях. Но действуют бактериофаги только местно, то есть именно там, где вы их применяете при полоскании, орошении и закапывании. В отличие от антибиотиков, которые при приеме внутрь распределяются по организму и действуют во всех органах и тканях.
6. Бактериофаги стимулируют местный иммунитет, так как частицы уничтоженных бактерий побуждают иммунную систему к выработке специфических антител. Из-за этого свойства бактериофаги являются препаратом выбора в лечении бактерионосительства (например, стафилококконосительства) и хронических форм бактериальных инфекций.
7. Сочетаются с другими препаратами, в том числе с антибиотиками. Их совместное применение ведет к быстрому выздоровлению от бактериальной инфекции.
8. По совокупности описанных свойств бактериофаги применимы как основной препарат для лечения бактериальных инфекций у беременных, детей с рождения и людей пожилого возраста, а также в тех случаях, когда имеется полирезистентность микроорганизма к антибиотикам.

В лаборатории KDL предлагается 2 варианта посевов на флору с определением чувствительности выделенной культуры микроорганизма к препаратам бактериофагов и разным наборам антибиотиков в зависимости от ситуации пациента (выбирает врач), например:

Какие инфекции можно лечить бактериофагами:

• кожные, ожоговые и раневые инфекции;
• инфекции ЛОР органов;
• инфекции урогенитального тракта;
• отдельные инфекции желудочно-кишечного тракта.

Возбудителями этих инфекций могут быть такие бактерии, как золотистый стафилококк, синегнойная палочка, патогенные формы кишечной палочки, сальмонеллы, стрептококки.

В Новосибирском научном центре технологии персонализированного лечения бактериофагами в большой коллекции бактериофагов есть уникальные штаммы, способные бороться с недавно появившимися и уже получившими широкое распространение возбудителями больничных инфекций, такими как грамотрицательные бактерии Acinetobacter baumanii, Stenotrophomonas maltophilia и др.

Последние годы ознаменовались широкими исследованиями бактериофагов из-за нарастающей проблемы антибиотикорезистентности микроорганизмов, которые находят всё новые применения не только в терапии и профилактике, но и в биотехнологиях. Их очевидным практическим результатом должно стать возникновение нового мощного направления персонализированной медицины, а также создание целого спектра технологий в пищевой промышленности, ветеринарии, сельском хозяйстве и в производстве современных материалов. Мы ждем, что второе столетие исследований бактериофагов принесет не меньше открытий, чем первое.

Источник

Как бактериофаги помогают бороться с вирусами

В последнее время часто ведутся разговоры об альтернативе антибиотикам в борьбе с бактериальными инфекциями, в качестве которой все чаще начинают рассматривать бактериофаги. Бактериофаги присутствуют в организме человека с рождения. По мере изучения биологии бактериофагов открываются все новые подробности их свойств, в том числе возможность оказывать противовирусное действие.

Мы подготовили адаптированный тезисный перевод статьи Andrzej Gorski, Ryszard Miedzybrodzki , Maciej Zaczek & Jan Borysowski «‎Phages in the fight against COVID-19?» («Фаги в борьбе с COVID-19?»), опубликованной 26 августа 2020 года в журнале Future Microbiology, в которой рассказывается про механизмы противовирусного действия бактериофагов.

В последнее время часто ведутся разговоры об альтернативе антибиотикам в борьбе с бактериальными инфекциями, в качестве которой все чаще начинают рассматривать бактериофаги. Бактериофаги присутствуют в организме человека с рождения. По мере изучения биологии бактериофагов открываются все новые подробности их свойств, в том числе возможность оказывать противовирусное действие.

Мы подготовили адаптированный тезисный перевод статьи Andrzej Gorski, Ryszard Miedzybrodzki , Maciej Zaczek & Jan Borysowski «‎Phages in the fight against COVID-19?» («Фаги в борьбе с COVID-19?»), опубликованной 26 августа 2020 года в журнале Future Microbiology, в которой рассказывается про механизмы противовирусного действия бактериофагов.

Результаты работ, проведенных в последующие 15 лет, выступают в поддержку предположения о том, что фаговая терапия может быть использована в качестве дополнительной терапии вирусных инфекций.

Исследования показали следующие возможные противовирусные эффекты фагов:

1. Bocian K, Borysowski J, Zarzycki M et al. The effects of T4 and A3/R bacteriophages on differentiation of human myeloid dendritic cells. Front. Microbiol. 7, 1267 (2016).

2. Borysowski J, Przybylski M, Miedzybrodzki R et al. The effects of bacteriophages on the expression of genes involved in antimicrobial immunity. Adv. Hyg. Med. Exp. 73, 414–420 (2019).

3. Gorski A, Miedzybrodzki R, Jonczyk-Matysiak E et al. Phage-specific diverse effects of bacterial viruses on the immune system. Future Microbiol. 14(14), 1171–1174 (2019).

4. Lamut A, Gjorgjieva M, Naesens L et al. Anti-influenza virus activity of benzo[d]thiazoles that target heat shock protein 90. Bioorg. Chem. 98, 103733 (2020).

5. Ma C, Zhang X, You J et al. Effect of heat shock on murine norovirus replication in RAW264.7 cells. Microb. Pathog. 142, 104102 (2020).

6. Nguyen S, Baker K, Padman BS et al. Bacteriophage transcytosis provides a mechanism to cross epithelial cell layers. mBio 8(6), e01874–17 (2017).

7. Zaczek M, Gorski A, Skaradzinska A et al. Phage penetration of eukaryotic cells: practical implications. Future Virol. 14(11), 745–760 (2019).

8. Luan J, Lu Y, Gao S, Zhang L. A potential inhibitory role for integrin in the receptor targeting of SARS-CoV-2. J. Infect. 81(2), 318–356 (2020).

9. Gorski A, Bollyky PL, Przybylski M et al. Perspectives of phage therapy in non-bacterial infections. Front. Microbiol. 9, 3306 (2019).

10. Miedzybrodzki R, Fortuna W, Weber-Dabrowska B, Gorski A. Bacterial viruses against viruses pathogenic for man? Virus Res. 110(1-2), 1–8 (2005).

11. Lin CW, Lin KH, Hsieh TH et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 3C-like protease-induced apoptosis. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 46(3), 375–380 (2006).

12. Khomich OA, Kochetkov SN, Bartosch B, Ivanov AV. Redox biology of respiratory viral infections. Viruses 10(8), 392 (2018).

13. Dufour N, Delattre R, Chevallereau A et al. Phage therapy of pneumonia is not associated with an overstimulation of the inflammatory response compared to antibiotic treatment in mice. Antimicrob. Agents Chemother. 63(8), e00379–19 (2019).

14. Gogokhia L, Buhrke K, Bell R et al. Expansion of bacteriophages is linked to aggravated intestinal inflammation and colitis. Cell Host Microbe. 25(2), 285–299 (2019).

15. Weber-Dabrowska B, Mulczyk M, Gorski A. Bacteriophage therapy of bacterial infections: an update of our Institute’s experience. Arch. Immun. Ther. Exp. 48(6), 547–551 (2000).

16. Borysowski J, Miedzybrodzki R, Przybylski M et al. The effects of bacteriophages on the expression of immunologically important genes in CaCo2 cells. Presented at: 9th International Annual Conference Phages 2019. Bacteriophages in Medicine, Food and Biotechnology Oxford, UK 11–12 Sept 2019 (Abstract book p. 25).

1. Bocian K, Borysowski J, Zarzycki M et al. The effects of T4 and A3/R bacteriophages on differentiation of human myeloid dendritic cells. Front. Microbiol. 7, 1267 (2016).

2. Borysowski J, Przybylski M, Miedzybrodzki R et al. The effects of bacteriophages on the expression of genes involved in antimicrobial immunity. Adv. Hyg. Med. Exp. 73, 414–420 (2019).

3. Gorski A, Miedzybrodzki R, Jonczyk-Matysiak E et al. Phage-specific diverse effects of bacterial viruses on the immune system. Future Microbiol. 14(14), 1171–1174 (2019).

4. Lamut A, Gjorgjieva M, Naesens L et al. Anti-influenza virus activity of benzo[d]thiazoles that target heat shock protein 90. Bioorg. Chem. 98, 103733 (2020).

5. Ma C, Zhang X, You J et al. Effect of heat shock on murine norovirus replication in RAW264.7 cells. Microb. Pathog. 142, 104102 (2020).

6. Nguyen S, Baker K, Padman BS et al. Bacteriophage transcytosis provides a mechanism to cross epithelial cell layers. mBio 8(6), e01874–17 (2017).

7. Zaczek M, Gorski A, Skaradzinska A et al. Phage penetration of eukaryotic cells: practical implications. Future Virol. 14(11), 745–760 (2019).

8. Luan J, Lu Y, Gao S, Zhang L. A potential inhibitory role for integrin in the receptor targeting of SARS-CoV-2. J. Infect. 81(2), 318–356 (2020).

9. Gorski A, Bollyky PL, Przybylski M et al. Perspectives of phage therapy in non-bacterial infections. Front. Microbiol. 9, 3306 (2019).

10. Miedzybrodzki R, Fortuna W, Weber-Dabrowska B, Gorski A. Bacterial viruses against viruses pathogenic for man? Virus Res. 110(1-2), 1–8 (2005).

11. Lin CW, Lin KH, Hsieh TH et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 3C-like protease-induced apoptosis. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 46(3), 375–380 (2006).

12. Khomich OA, Kochetkov SN, Bartosch B, Ivanov AV. Redox biology of respiratory viral infections. Viruses 10(8), 392 (2018).

13. Dufour N, Delattre R, Chevallereau A et al. Phage therapy of pneumonia is not associated with an overstimulation of the inflammatory response compared to antibiotic treatment in mice. Antimicrob. Agents Chemother. 63(8), e00379–19 (2019).

14. Gogokhia L, Buhrke K, Bell R et al. Expansion of bacteriophages is linked to aggravated intestinal inflammation and colitis. Cell Host Microbe. 25(2), 285–299 (2019).

15. Weber-Dabrowska B, Mulczyk M, Gorski A. Bacteriophage therapy of bacterial infections: an update of our Institute’s experience. Arch. Immun. Ther. Exp. 48(6), 547–551 (2000).

16. Borysowski J, Miedzybrodzki R, Przybylski M et al. The effects of bacteriophages on the expression of immunologically important genes in CaCo2 cells. Presented at: 9th International Annual Conference Phages 2019. Bacteriophages in Medicine, Food and Biotechnology Oxford, UK 11–12 Sept 2019 (Abstract book p. 25).

Источник