Kako praznujete leto faga? Tudi če še nikoli niste slišali za te drobne viruse, ki ubijajo bakterije, ste jih zagotovo naleteli. Na planetu obstajajo trilijoni bakteriofagov ali fagov in podobnih virusov in na mnogih mestih celo prekašajo lokalne bakterije.
Sorodne vsebine
- Pod mikroskopom so krvni strdki, jetrne celice in ptičja gripa presenetljivo lepi
Fagi so specializirani za okužbo z bakterijami in zamenjavo genov, tako da lahko uporabljajo svoje gostitelje za razmnoževanje. V različnih oblikah fagi na koncu vodijo biološke procese v telesu in v ekosisteme. Zdaj, stoletje po njihovem odkritju, je treba še veliko naučiti o teh drobnih bitjih in njihovih mučnih možnostih - na primer, kako oblikovati inženirjene fag viruse, ki lahko ubijejo tudi najbolj škodljive bakterijske okužbe.
Forest Rohwer z univerze na državni univerzi San Diego, soavtor knjige Life in Our Phage World, razloži, zakaj želi, da bi svet 2015 označil za leto faga:
Zakaj slaviti fage zdaj?
Že 100 let smo res vedeli o teh stvareh. Odvisno od tega, za koga želite povedati prve odkrite fage, je bil prvi precej konkreten primer leta 1915. [Britanski bakteriolog Frederick W. Tort je na splošno zaslužen za odkritje.] In zdaj, po resnični upočasnitvi števila ljudi v na področju, bi rekel, da je v zadnjih desetih letih prišlo do ponovnega vstajanja. Ljudje se zavedajo, da so te stvari glavni akterji v ekosistemih, raznovrstnosti mikrobov, deljenju genov - povsod. Tako se lahko resnično vključite in prispevate na tem področju in odkrijete nekaj novih, velikih in pomembnih stvari. Z biološkega vidika je to zelo zabavno.
Dejstvo, da so tako vseprisotni, skorajda ne moti.
V enem mililitru morske vode je približno 10 milijonov fagov, v gramu zemlje pa blizu 100 milijonov. Res so povsod, v bistvu vse, kar si lahko omislite, in so neverjetno raznolike. So pa le del sistema. Za nas so v večini primerov popolnoma neškodljive. Pravzaprav nam večinoma pomagajo.
Kakšne stvari počnejo?
No, zombi primerjava je pravilna za eno vedenje. Fagi vstopijo in naredijo svoj DNK del bakterije DNK, zaradi česar bakterije pogosto počnejo drugače, kot bi jih sicer. Dober način razmišljanja, kako deluje, je zamisel simbioze v širokem razponu, od patogenov do vzajemnosti. V vsakem takšnem sistemu, ki ga gledate, je videti, da so geni, ki izvajajo lokalne prilagoditve, pridobljeni s prenosom. Na primer v človeškem črevesju imate določen nabor bakterij, ki živijo z vami, toda vse, kar se zgodi skozi življenje, je, da bodo te bakterije pridobile gene [iz fagov], ki so lahko koristni, škodljivi ali nevtralni za gostitelj.
Torej ima lahko ta izmenjava DNK ogromen razpon rezultatov?
Prav. To je pravzaprav območje, kjer so fagi včasih lahko škodljivi ljudem, ko geni, ki povzročajo bolezen, prenašajo fage. Veliko patogenov obstaja samo zato, ker ima bakterija, ki običajno ni patogen, različne gene, ki jih doda fag. Verjetno najbolj znan primer je kolera, kjer res dobro vedo, kako fag povzroča to bolezen. Zgodi se tudi z veliko sevov E. coli, ki povzročajo zastrupitev s hrano.
Življenje v našem faškem svetu
NakupKaj pa koristna stran?
Če pogledate čez koralni greben, imate v osnovi iste vrste bakterij, povezanih z grebenom. Toda potem na različnih krajih vidite, da so bili pridobljeni različni geni, ki bakterijam omogočajo, da se prilagodijo svojim lokalnim razmeram. In v tem primeru je to dobro, kar se tiče promocije splošnega zdravja grebena. Druga stran je samo ubijanje bakterij, ker je to njihov prehrambeni artikel. To je res druga glavna stvar, ki jo počnejo.
Kako lahko ta atentat na bakterije deluje na ciljno bolezen?
To je bila misel 100 let. Ljudje so prvotno mislili, da so našli čarobno kroglo, mikrobe, ki bi ubili mikrobe. Potem pa smo začeli uporabljati antibiotike in večinoma so to, kar uporabljamo še danes. V Rusiji ali na Poljskem bi bili veliko krajev, kjer bi lahko veliko uporabljali fago terapijo. Toda v zahodnem svetu obstaja vrsta gibanja za njihovo ponovno uporabo, zlasti ker so številne bakterije postale odporne na antibiotike.
Zakaj je njihov potencial za boj proti bolezni tako velik?
Nekaj prednosti je. Antibiotiki v osnovi pokončajo vse bakterije ali velik del njih in tega v mnogih primerih ne želite. Ne želite ubiti vseh bakterij v črevesju vsakič, ko imate to okužbo. Zato so fagi tako zanimivi: Ciljajo in lovijo določen sev patogena. Tudi en fag v nekaj urah postane milijon. Antibiotik se ne bo nikoli stopnjeval, kar naprej jih morate vnašati v svoje telo. Toda s fagi, če so ciljne bakterije tam, bo pritegnilo več teh stvari, ki jih ubijajo, kar si upate. In potem, ko tarčnih bakterij ni več, bi morali izginiti tudi fagi, ki se hranijo z njo.
Ali lahko umetno ustvarimo fage, da bodo ciljali točno na škodljive bakterije, ki jih jemljemo?
Da. Mislim, da je izoliranje le-teh iz številnih različnih fagov v naravi nekoliko hudobno zgodovino - včasih deluje, včasih pa ne - in z regulativnega stališča, ki bo vedno malo skrito. Verjamem, da gremo po sintezi. Izumljamo jih že kar nekaj časa, od sedemdesetih let ali morda celo prej in o njih vemo kar nekaj. Lahko vzamete točno določen del DNK, ga dodate v epruveto, v kateri so beljakovinski deli, ki sestavljajo fag, in iz tega dobite uspešen fag. DNK sproži ustvarjanje uspešnega faga, tako da je res nekakšna čarobna nanomahina.
Sliši se idealno, torej kakšen zastoj pri novih tretmajih s fagi?
Za razvoj antibiotika porabimo stotine milijonov dolarjev. Do zdaj res ni bilo tovrstnih naložb, ki bi jih morali razviti fagi do stopnje, kjer bi jih večina od njih z veseljem uporabljala. Če imam bakterijsko okužbo, grem še vedno z antibiotiki.
Koliko se moramo še naučiti po stoletju fagovega študija?
O nekaterih od njih vemo veliko, saj so bila orodja, ki so se uporabljala za razvoj molekularne biologije, ugotovili, kako deluje DNK in se res naučili, kako stvari preučiti na molekularni ravni. V tem primeru vemo veliko. Ko govorimo o dogajanju v okolju, v zelo širokih potezah vemo, kakšne stvari počnejo, o specifiki tega, kar se dogaja, tudi v človeškem telesu, vemo zelo malo.
Njihova genetska raznolikost, ki je večinoma neznana, je neverjetna. Na večini področij lahko rečemo, da ne vemo, kaj določen gen počne, vendar smo ga vsaj videli že prej. S fagami lahko greste v katerokoli okolje, ki ga želite izbrati, in večino genov, ki jih nosijo, morda 80 odstotkov, o teh genih ne vemo le ničesar, ampak jih še nikoli nismo videli. Na tej točki je to začetna znanost in ves čas se dogajajo nova odkritja. To je eno izmed tistih krajev, kamor lahko gre kdo, in v bistvu si zagotovite, da boste našli nekaj kul.
