О Бактериофагах

Вирус – помощник человека?

ООдна из особенностей бактериофагов - наличие мутаций, обеспечивающих умение адаптироваться к изменяющимся окружающим условиям. С живыми организмами их роднит способность размножаться и передавать следующим поколениям генную информацию. Благодаря данным свойствам люди научились применять их в борьбе с инфекционными заболеваниями в качестве альтернативы антибиотикам.

Фаги являются вирусами, которые по своей структуре напоминают мельчайшие молекулярные кристаллы. Они могут поражать только низшие, одноклеточные организмы, для высших организмов, например, человека, они не представляют угрозы. Простота строения не позволяет им самостоятельно размножаться. Аналогично вирусам, они способны давать потомство только используя живую клетку-носителя.

Строение бактериофага

У типичного фага имеется аналог «головы», в которой размещена генетическая программа с нуклеиновыми кислотами (ДНК либо РНК). Также у него есть «хвост», используемый для «впрыскивания» своего генома в структуру бактериальной клетки. Используя запас собственных внутриклеточных систем и ресурсов, инфицированная бактерия вырабатывает белки с нуклеиновыми кислотами. Эти вещества служат «строительным материалом» для развития новых вирусных частиц. Достигая зрелости, фаги отправляются за новой добычей, а истощенная клетка бактерии погибает.

Последние исследования показали значительную роль этого процесса для биосферы, которая заключается в поддержке глобального «микробного баланса».

Фаги не позволяют быстро размножающимся бактериям заселить поверхность планеты толстым слоем, уничтожая каждые 48 часов около половины их мировой популяции. Всюду, где есть бактерии, обязательно присутствуют и бактериофаги: в океанских просторах, на суше, в грунте, воде, всех видах растений и животных. Желудочно-кишечный тракт человека, например, содержит приблизительно 10 ¹² фаговых частиц – больше, чем количество звезд в нашей Галактике! Размер фага - не более 0,0001 мм, но в совокупности фаговая биомасса на Земле составляет один миллиард тонн. Именно поэтому специфическим вирусам дали название «темная материя» биосферы.

Преимущества

Использование

Открытие этих специфических вирусов почти сразу позволило ученым создать препараты для борьбы с инфекционными заболеваниями. Однако последующее изобретение антибиотиков и их широкое распространение не позволило реализовать лечебный потенциал фагов в полной мере и остановило их активное изучение почти на 50 лет.

Затем настала очередь молекулярных биологов. Они поняли, что фаговые частицы удобно использовать для изучения строения и функционирования генома. Проводя с ними эксперименты и раскрывая механизмы, которые обеспечивают бактериям защиту от врагов, ученые открыли наиболее эффективный инструмент коррекции генома - CRISPR-CAS. В его основе лежит система «иммунитета бактерий».

У фагов обширная сфера использования во множестве областей деятельности человека, особенно, в области нано- и биотехнологий. Они могут выступать простыми системами для синтеза белков с определенными качествами, основой для создания веществ заданной архитектуры в каталитической химии. Также им под силу выполнять роль диагностических сенсоров, например выявлять патогенные бактерии в продуктах питания. А как «умные» молекулярные устройства, они могут транспортировать лекарства в человеческом организме.

Препаратами с фаговым составом проводят дезинфекцию на сельскохозяйственных объектах, предприятиях пищевой промышленности. Но одной из главных областей использования остается медицина. Сейчас, одной из глобальных проблем человечества является возрастающая устойчивость к антибиотикам и именно поэтому фаготерапия приобретает огромное значение в профилактике и лечении инфекционных заболеваний.