Бактериофаги: медицина будущего

На днях начал работу первый в России Биологический ресурсный центр исследования бактериофагов – вирусов, поражающих бактерии. Новая структура создана на базе компании «Микроген», входящей в холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех.

Центр станет своеобразной коллекцией, в которой уже насчитывается около 10 тыс. микроорганизмов. Это уникальный материал, на основе которого удастся создать новые препараты бактериофагов и в перспективе 5-7 лет разработать основу для перехода к персонализированной фаготерапии. Разбираемся, в чем преимущества бактериофагов и смогут ли они стать эффективным средством борьбы с инфекциями, с которыми не могут справиться антибиотики.

Бактериофаги – «пожиратели» бактерий

На самом деле, бактериофаги – это вирусы. Но только не те вирусы, которые поражают человека или животных. Бактериофаги уничтожают исключительно бактерии, или точнее – пожирают их (от греческого phagos – «пожиратель»). Эти миниатюрные (размером в среднем от 20 до 200 нанометров) враги бактерий очень распространены на нашей планете, найти их можно практически везде: в воде, глубоко под землей, в почве и даже в макроорганизмах. Бактериофаги используют в научных исследованиях, но, конечно, их основное практическое применение – борьба с бактериями.

Каждый бактериофаг поражает только те бактерии, против которых направлен. Когда фаг замечает «свою» бактерию, он моментально прикрепляется к оболочке ее клетки, после чего вводит собственную нуклеиновую кислоту (геном) внутрь бактерии. Его цель – заставить бактериальную клетку «работать на себя», то есть начать в ней процесс своего размножения.

Бактериофаговая активность. Маленькие пятна – область лизиса бактерий, вызванного фагами

Вскоре внутри бактерии формируются новые бактериофаги, и начинается процесс лизиса – распада бактериальной клетки и выход зрелых фагов. Таким образом, на свет появляются сотни новых бактериофагов, готовых к нападению. «Литический цикл» вновь повторяется. При всей своей кажущейся агрессивности, этот процесс абсолютно безвреден и не причиняет никаких побочных эффектов остальной микрофлоре организма.

Бактериофаги – далеко не новый биологический вид, а древнейшая группа вирусов. Ученые приступили к их изучению задолго до появления всем известных антибиотиков. Первые научные сообщения о бактериофагах появились еще в 1920-х годах. Многие тогда считали фаготерапию ключом к уничтожению бактериальных инфекций. Кстати, одним из основоположников фаготерапии стал грузинский микробиолог Георгий Элиава. В 1923 году он основал бактериологический институт в Тбилиси – первый в мире научно-исследовательский центр бактериофагологии. Через некоторое время к нему присоединился и сам первооткрыватель бактериофагов – француз Феликс Д’Эрелль. Кстати, именно он и придумал само название «бактериофаг».

В 1940 году бактериофагами заинтересовались за океаном – американские фармацевтические компании пытаются коммерциализировать идею фаготерапии. Но «фаготерапевтическому буму» вскоре приходит конец. Событие, которое отложило исследование фаготерапии на долгие годы – начало промышленного производства пенициллина. Несмотря на то что Александр Флеминг открыл пенициллин еще в 1928 году, первое время его идея не получила широкого применения из-за отсутствия возможности химического производства антибиотика. И только в начале 1940-х годов в Англии, США и СССР организуется промышленный выпуск пенициллина.

Бактерии vs. Человечество: глобальное сопротивление

Случайное открытие Флеминга ознаменовало начало новой эры в медицине. Человечество смогло побороть множество смертельных бактериальных заболеваний, которые на протяжении тысячелетий оставались неизлечимыми.

Но наряду с возможностями антибиотиков, Флеминг обнаружил и другое – при недостаточном количестве пенициллина или если его действие было непродолжительным, бактерии приобретали устойчивость к антибиотику. Флеминг об этом рассказывал в своих выступлениях по всему миру и не раз предупреждал, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, а при необходимости применения антибиотика, его нельзя использовать в течение короткого времени и в совсем малых количествах. К сожалению, это предостережение не помогло.

Уже к 1945 году пенициллин стал доступен повсеместно, активно создавались и другие антибиотики. На протяжении последующих десятилетий они применялись практически бесконтрольно. К примеру, одной из проблем стало самолечение антибиотиками среди населения. Причем при самостоятельном выборе антибиотика часто предпочтение отдавалось именно препаратам широкого спектра действия. Антибиотики стали также широко применяться в сельском хозяйстве – до 80% всех антибиотиков в мире используют для лечения скота. Все это ускорило темпы формирования «антибиотикорезистентности» (от английского resist – «сопротивляться») и привело к тому, что многие инфекционные заболевания снова стали неизлечимы.

Легионеллы – патогенные грамотрицательные бактерии

«Все хотят жить, в том числе и микробы, – рассказывает РИА «Новый день» доктор медицинских наук Тамара Перепанова. – Они развивают сопротивляемость. И эта борьба складывается в пользу микроорганизмов. Они вырабатывают новые штаммы быстрее, чем все фармакологии мира разрабатывают новые препараты. И вот уже антибиотик неэффективен». К слову, самый первый антибиотик – пенициллин – практически бесполезен сегодня: у бактерий к нему развилась почти полная устойчивость.

В 2017 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) впервые опубликовала список устойчивых к действию антибиотиков «приоритетных патогенов» – 12 видов бактерий, представляющих наибольшую угрозу для здоровья человека. В их числе – Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacteriaceae, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Helicobacter pylori, Campylobacter spp., Salmonellae, Neisseria gonorrhoeae, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Shigella. За всеми этими названиями – очень серьезные заболевания: сепсис, менингит, пневмония, брюшной тиф, дизентерия и другие.

По данным ВОЗ практически все существующие патогенные для человека бактерии приобретут устойчивость к антибиотикам уже через 10-20 лет. По прогнозам, к 2050 году число жертв бактериальных инфекций возрастет до 10 млн в год. Кстати, с уверенностью можно констатировать, что для любого жителя нашей страны вероятность подцепить бактериальную инфекцию, устойчивую ко всем основным антибиотикам, сейчас гораздо выше, чем заразиться вирусом из Китая.

Антибиотики и бактериофаги – оружие против одного врага

Сегодня существующие антибиотики в большинстве случаев все еще работают. Но ученые уже назвали борьбу с бактериями «главным вызовом времени». Проблема антимикробной резистентности рассматривается на глобальном уровне, и мировое научное сообщество активно ищет пути ее решения. Конечно, первый выход из ситуации – это создание новых видов антибиотиков. Но на разработку одного препарата, его клинические испытания и внедрение в массовое производство уходит в среднем 10 лет. Второй явный минус – это стоимость: создание нового антибиотика обходится в миллиарды долларов.

Поэтому ученые все чаще стали вспоминать «старую» альтернативу антибиотикам – бактериофаги. Как отмечают эксперты отрасли, создание бактериофага обходится в десятки раз дешевле, чем антибиотика. Но главное преимущество фагов – не в стоимости, а в их способности изменяться вслед за бактерией. Кроме того, бактериофаги не имеют побочных эффектов и не нарушают естественную флору организма.

Структура типичного миовируса бактериофага

Тем не менее антибиотики никуда не исчезнут с полок аптек и из арсенала врачей. Как отмечают специалисты, антибиотики и бактериофаги – оружие против одного врага. Только действуют они по-разному. Антибиотики можно сравнить с тяжелой артиллерией. Они необходимы, когда действовать нужно быстро, и возможные побочные эффекты меркнут перед критическим состоянием пациента. Бактериофаги – это снайпер, который прицельно уничтожает только один вид бактерий.

Действительно, плюс антибиотиков – отсутствие узкой специализации. Один антибиотик способен лечить довольно широкий круг бактериальных инфекций. Но, как уже отмечалось выше, не обходится без побочных эффектов – от антибиотиков страдают не только инфекционные бактерии, но и полезные бактерии нашей микрофлоры. Поэтому длительное употребление антибиотиков нередко вызывает дисбактериоз.

Бактериофаги обладают узкой специализацией, поэтому для каждой бактерии нужно выделить свой терапевтический фаг. Положительная сторона такой специализации – более «прицельный» удар: ликвидируется только инфекционная бактерия, а полезные не страдают.

Фаготерапия по-русски

Эксперты отмечают, что производство бактериофагов – весьма перспективное направление в фармацевтической промышленности. Кстати, наша страна в производстве бактериофагов исторически занимает ведущие позиции. Уже в годы Великой Отечественной войны применялась фаготерапия. Особое внимание уделялось разработке бактериофагов против кишечных инфекций – холеры, брюшного тифа, дизентерии и сальмонеллеза. Всего в военное время для фронта было изготовлено более 200 тыс. литров бактериофагов.

Сегодня в нашей стране развитие производства лекарственных препаратов на основе бактериофагов входит в Стратегию предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации до 2030 года, принятую Правительством РФ. Единственный в стране производитель препаратов бактериофагов – компания «Микроген» холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех. В период с 2017 по 2019 год продажи бактериофагов «Микрогена» выросли более чем на 25% в денежном выражении. 

Компанией разработаны и выпускаются 19 наименований лекарств на основе бактериофагов против множества известных возбудителей инфекционных заболеваний: дизентерии, брюшного тифа, сальмонеллеза, гнойно-септических и других. Кроме того, разработаны комбинированные препараты, например «Секстафаг» (Пиобактериофаг поливалентный). Он обладает способностью справиться с бактериями стафилококков, стрептококков (в том числе энтерококков), протея, клебсиелл пневмонии, синегнойной и кишечной палочек. Данный препарат отличается высокой степенью очистки от бактериальных метаболитов, что позволяет успешно использовать его для лечения новорожденных и детей раннего возраста, а также применять для беременных.

В рамках Стратегии по борьбе с антимикробной резистентностью ученые НПО «Микроген» проводят множество исследований. В настоящий момент предприятие приступило к созданию первого в России Биологического ресурсного центра для углубленного изучения бактериофагов.

«Задача Биологического ресурсного центра – объединить микробные производственные коллекции, собранные на территории России. На данный момент это более 10 тыс. штаммов. В коллекцию также входят бактериофаги для терапевтических целей. Это уникальный материал, представляющий собой государственную ценность, на его основе удастся создать новые виды лекарств», – прокомментировал исполнительный директор Госкорпорации Ростех Олег Евтушенко.

Но, пожалуй, самой амбициозной целью нового центра является создание основы для перехода к персонализированной фаготерапии в ближайшие 5-7 лет. Персонально подобранный «коктейль» из бактериофагов может спасти жизнь пациентам, которым уже не помогают антибиотики.

Успехи российских и зарубежных ученых вселяют надежду на то, что проблема антимикробной резистентности в скором времени может быть преодолена. Тем временем каждый из нас в этой борьбе с «супербактериями» может внести свой маленький вклад – соблюдать правила, которые помогут уберечься от вирусов и бактерий, остановить появление новых опасных инфекций. Все просто: не забывать о гигиене, вести здоровый образ жизни, вовремя обращаться к врачам и ограничить использование антибиотиков.

Бактериофаги советского производства были впервые массово использованы в экстренных ситуациях, вызванных вспышками бактериальных инфекций в конце 1930-х гг. Так, в 1938 г. в нескольких районах Афганистана, граничащих с территорией СССР, разразилась эпидемия холеры. Чтобы предупредить распространение этого тяжелейшего бактериального заболевания, было решено использовать на пограничных территориях холерный бактериофаг. Фаговый препарат давали местному населению, добавляли в колодцы и водоемы. В итоге на советской территории не было зарегистрировано ни одного случая заболевания холерой. Но настоящую серьезную проверку бактериофаги прошли во время войны с Финляндией в 1939—1940 гг. Как известно, до открытия антибиотиков вопрос о судьбе раненого во время военных действий часто зависел от того, присоединится ли к ранению инфекция. Комплексная бригада из 11 человек, среди которых были хирурги, бактериологи и лаборанты, начала применять препараты бактериофагов, созданных и произведенных в тбилисском институте, для спасения раненых на войне с белофиннами. Как выяснилось, при ранении в ткани попадает относительно небольшое количество бактерий, которые легко уничтожаются бактериофагом в первые же часы, пока бактерии еще находятся на раневой поверхности. Раннее начало лечения ран бактериофагом в подавляющем большинстве случаев предупреждало нагноительные процессы в тканях и приводило к быстрому заживлению.

Благодаря сотрудничеству двух великих ученых-микробиологов – француза Феликса д’Эрелля и грузина Георгия Элиавы – в СССР в 1920-х гг. был создан первый и единственный в мире научно-исследовательский центр бактериофагологии. Несмотря на репрессии, в результате которых его первый директор Г. Г. Элива был расстрелян, а часть сотрудников отправлена в ссылку, тбилисский Институт бактериофагов выстоял и продолжил свою работу, став ведущим мировым центром терапевтических исследований и производства этих бактериальных «киллеров». В современной России производство бактериофагов как лекарственных средств сосредоточено на заводах предприятия АО «НПО» «Микроген» Минздрава России, где ежегодно выпускается и более 1 млн. упаковок фаговых препаратов.

«Массовое изготовление бактериофага для практических целей требует чрезвычайно большого внимания, тщательности и глубокой теоретической подготовки со стороны бактериолога, организующего данное производство. Выделенные бактериофаги необходимо тщательно изучить, прежде чем пустить в производство. Терапевтическое значение могут иметь только активные бактериофаги, удваивающие число корпускул приблизительно в 10 минут, что является критерием высокой вирулентности данной расы бактериофага. Бактериофаг должен растворять подавляющее большинство штаммов бактерий данного вида, выделенных из самых разнообразных источников и из различных местностей. Бактериофаг должен обладать хорошей жизнеспособностью. Его необходимо выращивать на свежевыделенных из организма бактериальных штаммах, наименьшее число раз перевитых на искусственных питательных средах. Имея в виду значительные индивидуальные свойства различных рас бактериофагов, для терапевтического употребления следует готовить смесь из нескольких вирулентных рас того дли иного бактериофага. После изготовления бак- териофага необходимо его профильтровать через фарфоровые бактериеудерживающие фильтры и тщательно проконтролировать. Контроль должен обеспечить высокое качество выпускаемого препарата, его стерильность и полную безвредность при введении в организм. Ампулы, употребляемые для разливки бактериофага, должны быть из лучших сортов стекла, не выделяющих щелочи, иначе со временем pH жидкости изменится и бактериофаг может погибнуть. При правильном изготовлении бактериофага в производстве, проведенном на самом высоком научном уровне, в руки медицинских работников дается ценнейшее оружие для борьбы с различными инфекционными заболеваниями» (Покровская и др., 1941)

В конечном итоге с помощью стафилококковых и стрептококковых бактериофагов врачам удавалось очистить раны от бактерий более чем в половине случаев, при этом у 30–40 % больных была достигнута полная стерилизация раны. Освобождение ран от инфекции с помощью бактериофага позволяло хирургам на неделю раньше наложить швы, ускоряющие процесс заживления. Бактериофаги оказались эффективны и при острых воспалительных процессах (флегмонах, тендовагинитах, абсцессах и т. д.), при этом в большинстве случаев лечение было консервативным, без применения обширных разрезов. Все эти результаты показали, какое огромное значение может иметь профилактика гнойных осложнений в ранах при помощи бактериофагов, которые были не только совершенно безвредным, но и доступным, дешевым, легко изготовляемым терапевтическим средством.

Доктор вирус – Огонек № 6 (5213) от 13.02.2012

Эра антибиотиков подходит к концу. Колоссальный потенциал их воздействия на микробов обесценен человеческим легкомыслием. Теперь многие ученые возлагают надежды на бактериофаги — природные вирусы — разрушители бактерий. Это лекарство буквально лежит у нас под ногами

Ольга Волкова

Сенсация пришла, откуда не ждали,— с берегов Антарктиды. Пока российские полярники бурили 4-километровый ледяной панцирь над антарктическим озером Восток, стремясь добраться до древних микроорганизмов, шведские исследователи из Университета Упсалы обнаружили бактерии нового типа в морской воде у берегов полярного континента. На первый взгляд это были бактерии самой обычной кишечной палочки, попавшей в океан, судя по всему, вместе с бытовыми отходами соседней чилийской станции Arturo Prat. А необычным в них было то, что эти бактерии способны запросто нейтрализовать активность практически всех известных науке антибиотиков.

Но и это не все. Бактерии оказались из группы носителей гена бета-лактамазы, а он, в свою очередь, входит в состав плазмид — эдаких универсальных деталей, которые, подобно элементам детского конструктора «Лего», могут быть встроены в генную структуру любой другой бактерии. То есть уже завтра эта антарктическая бактерия может передать свою неуязвимость к антибиотикам всем прочим бактериям. И тогда человечество окажется практически безоружным перед угрозой новых глобальных пандемий.

Дешево и эксклюзивно

Специалисты уточняют: угроза далеко не нова. С момента открытия пенициллина все большее число инфекций теряет чувствительность к антибиотикам. Стафилококки, туберкулез, синегнойная палочка, гонорея, множество других приспособившихся к антибиотикам возбудителей болезней втянули человечество в бесконечную «гонку вооружений», в которой науке противостоят примитивные организмы. И медицина, увы, не всегда в ней лидирует: ежегодно в странах ЕС устойчивыми к антибиотикам инфекциями заражается около 400 тысяч человек, а умирает более 25 тысяч. Эта «гонка», подсчитали в Европе, стоит не менее 1,5 млрд евро: в мире ежегодно разрабатывается и тестируется около 2 тысяч новых антибиотиков.

— Однако в последнее время фармацевтические компании сокращают финансирование подобных поисков из-за экономического риска,— говорит «Огоньку» известный эпидемиолог профессор Михаил Фаворов из Международного института вакцин при ООН.— Инфекции слишком быстро приспосабливаются, и колоссальные затраты на разработку новых препаратов не успевают окупаться.

Всемирная организация здравоохранения призывает ввести строгий контроль использования антибиотиков и искать им альтернативу. Один из возможных путей — использование бактериофагов, вирусов, которые по собственному почину уничтожают в природе половину бактерий. Эти нановоители были открыты почти век назад и потрясли научный мир. Первый в США нобелевский лауреат по литературе Синклер Льюис даже написал об этом роман «Эрроусмит».

Типичный бактериофаг имеет настолько малый размер — от 20 до 200 нанометров, что рассмотреть его можно только в электронный микроскоп

Фото: Getty Images/Fotobank

Но еще через 10 лет был открыт пенициллин, который оказался эффективнее в борьбе с микробами. Ведь антибиотики способны уничтожать целые группы разных микроорганизмов, а бактериофаг поражает только один. И чтобы лечить бактериофагом, не обойтись без предварительных точных анализов. Фаги не выдержали конкуренции, их исследование было приостановлено почти повсеместно.

Но не в России. Наши ученые не прекращали исследовать бактериофаги и применять это доступное и недорогое средство в хирургии, при лечении острых кишечных инфекций, дисбактериозов и прочих бед. Приверженцы фаговой терапии утверждают: бактериофагами без каких-либо ограничений и осложнений можно лечить почти все болезни, кроме тех, что вызваны вирусами и простейшими.

Сейчас волна интереса к фагам поднимается и на Западе, хотя там их используют не в лечебных целях, а скорее в профилактических. В США Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) признало безопасность и целесообразность фагов в качестве БАДов, предотвращающих размножение нежелательных бактерий на сырах, кисломолочных продуктах и мясных полуфабрикатах,— словом, рекомендовало использовать в качестве консервантов. В июне 2011-го отечественный Роспотребнадзор созвал ученый совет, на котором была подписана резолюция о внедрении бактериофагов как нового класса пищевых добавок.

— У бактериофагов могут быть хорошие перспективы,— говорит биолог Андрей Алешкин из лаборатории биологии бифидобактерий Московского НИИ эпидемиологии и микробиологии (МНИИЭМ) им. Г.Н. Габричевского.— Например, их можно использовать и для борьбы со стойкими внутрибольничными инфекциями. Золотистый стафилококк — это большая проблема, в том числе и родильных домов. Можно обкормить рожениц антибиотиками или бесконечно закрываться на мойку, а можно обработать поверхности и инструментарий аэрозольным фагом, даже не нарушая режима учреждения. Роспотребнадзор делает так называемые контрольные смывы на предприятиях пищевой отрасли, в детских учреждениях, больницах, поэтому спектр бактерий, живущих там, известен. И к нему можно подобрать действенный бактериофаг.

Враг моего врага

Священные воды Ганга еще в 1896 году заинтересовали ученых своим антибактериальным действием. Британский химик Эрнест Ханкин сумел получить из образцов речной воды агент, который вызывал разрушение микробов. В 1917 году французский бактериолог Феликс Д’Эрелль из Института Пастера назвал этих «суперагентов» бактериофагами — пожирателями микробов.

Сейчас уже известно, что бактериофаг — это вирус, состоящий из ДНК и белковой оболочки. Как и все вирусы, он размножается только в живых клетках хозяина. При этом, в отличие от антибиотиков, бактериофаги не нарушают нормальную микрофлору организма. Они способны присоединяться только к единственному типу микробов, а остальным не причиняют вреда. Проникнув внутрь болезнетворной клетки, ДНК фага начинает воспроизводство себе подобных. Размножившись, бактериофаги разрывают оболочку клетки-хозяина и атакуют другие микробы.

Первым делом в 20-х годах прошлого века стафилококковым фагом начали лечить кожные заболевания. А Феликс Д’Эрелль на посту инспектора службы здравоохранения Лиги Наций использовал фаговую терапию в борьбе со вспышками инфекционных заболеваний на Среднем Востоке и в Индии.

В то же время грузинский последователь Д’Эрелля Георгий Элиава при поддержке наркома советской тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе основал в Тбилиси Институт исследования бактериофагов. Институт имел большую научную и производственную базу со своими клиниками, он стал всемирным центром фаговой терапии инфекционных заболеваний. В 1937-м по приказу Берии Георгий Элиава был расстрелян как враг народа, но его институт продолжал работать вплоть до распада СССР.

— До 1991 года научными центрами разработки бактериофагов были Тбилиси и Уфа,— напоминает «Огоньку» Андрей Алешкин из МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского.— После распада Союза в России препараты производили независимо в нескольких городах, пока все заводы-производители не были переданы гособъединению ФГУП «НПО «Микроген»», ему теперь принадлежит 13 заводов. И если к 2000-му бактериофагов выпускалось ориентировочно на 10 млн долларов в год, то сейчас производство сократилось. А жаль: рыночный спрос на эти препараты значительно больше предложения.

Изначально бактериофаги выпускали в жидком виде. Затем были разработаны таблетки с кислотоустойчивым покрытием, удобные для употребления и транспортировки, а также концентрат, линимент и гель. При этом сейчас в России используют как препараты с одним действующим вирусом, так и комбинированные (от 2 до 8 видов бактериофагов).

— Чаще всего мы используем бактериофаги при кишечной инфекции,— рассказывает педиатр-инфекционист Татьяна Москалева, которая назначает эти препараты больным детям практически ежедневно.— Они хорошо работают, когда известен возбудитель болезни и проверена его чувствительность к фагам. Тогда лекарство действует направленно, сохраняется нормальная флора, а побочные эффекты практически отсутствуют. Претензии у меня разве что к органолептическим свойствам — уж больно они невкусные. Вот сальмонеллезный бактериофаг в таблетках — приемлемый. А жидкие формы имеют очень неприятный вкус и запах, и это создает сложности при лечении маленьких детей.

Фаги против бактерий

Детали

Фаговая терапия предусматривает использование вирусов, которые паразитируют на клетках бактерий и убивают их в шесть приемов

Врачи признают, что при вспышках таких инфекций, как пневмония, они скорее будут назначать пациентам интенсивные антибиотики. Но в ряде случаев антибиотики бессильны, а помогают именно фаги. Например, в период подъема заболеваемости дифтерией в 1990-х годах в России многие не болели сами, но являлись носителями инфекции — лежали в больнице месяцами без какого-либо лечебного эффекта. Антибиотики не срабатывали, и на помощь пришли бактериофаги. Та же ситуация сейчас с сальмонеллезом: те люди, которые сами не болеют, но переносят бактерии, чаще излечиваются не антибиотиками, а фагами.

Вместо или вместе

Когда в лаборатории консультативно-диагностического центра при МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского пациенту делают анализ микрофлоры и находят какой-нибудь микроб, то обязательно проводят пробы на чувствительность этого микроба и к спектру антибиотиков, и к спектру бактериофагов. Бактериофагом стоит лечиться только при высокой чувствительности к нему бактерий, но даже в этом случае врачи не могут гарантировать лечебного эффекта.

— В организме не так все просто, как в чашке Петри из лаборатории,— говорит Татьяна Москалева.— Микроб может быть покрыт пленкой, и бактериофаг не сумеет к нему присоединиться. Или может иметь место симбиоз нескольких микробов, тогда реакция тоже будет другой.

За долгую историю фаговой терапии российские исследовательские центры собрали богатую базу (ею сейчас очень интересуются западные микробиологи). Крупнейший музей микроорганизмов, в том числе и фагов, хранится в Научном центре экспертизы средств медицинского применения Минздравсоцразвития России. Здесь поддерживаются в жизнеспособном состоянии тысячи штаммов болезнетворных бактерий, к ним же были выведены вирусы, которые до сих пор используются для производства препаратов бактериофагов.

— В этом может быть проблема,— говорит Андрей Алешкин.— Фаги могут разрушать только тот микроб, против которого они выведены. Фаги, которые производят в России с 1995 года, адресованы тем штаммам бактерий, которые хранятся в музее. А как насчет современных микробов?

Чтобы решить этот вопрос, МНИИЭМ наладил в 1998 году сотрудничество с предприятием «Биофаг» в Уфе. Механизм был такой: НИИ проверял болезнетворные бактерии, входящие в популяцию в текущем сезоне, на чувствительность к препаратам, разработанным на «Биофаге». Но после слияния всех заводов по производству фагов в одно предприятие эта связь была потеряна.

В принципе же селекция бактериофагов значительно проще и дешевле, чем производство новых антибиотиков. Каждый тип бактерий имеет свои фаги, и они могут быть выделены в любом месте существования этих бактерий: из сточных вод, фекалий или почвы.

Есть, впрочем, и доводы против фаговой терапии, один звучит так: фаги, встраиваясь в геном бактериальной клетки, могут переносить генетический материал от одной бактерии к другой, а это ведет к развитию защитного механизма у микробов.

— Лабораторные опыты показывают, что такое возможно, но на практике в нашей стране это не подтверждалось,— объясняет Андрей Алешкин.— Иначе после применения бактериофага появилась бы суперинфекция с нетипичной для данного вида возбудителя симптоматикой. Чтобы исключить это, нужно использовать фаги только после определения их чувствительности к выделенной от пациента микрофлоре. Нужно очищать препараты от умеренных фагов, которые, встроившись в бактерию, не разрушают ее, а какое-то время сосуществуют с ней. Необходимо продолжать исследования и обмениваться данными с производителями.

Ученые ведут работы над генно-инженерными препаратами — планируется использовать только ДНК фага без оболочки, чтобы максимально увеличить эффективность. Создают комбинированные препараты — бактериофаги сочетают с бактериоцинами (ферментами бактерий), с интерфероном. А еще фаги применяют в тандеме с антибиотиками, чтобы многократно увеличить шансы победы над болезнью.

— Ставить крест на антибиотиках все-таки еще рано,— разъясняет профессор Михаил Фаворов.— Они будут становиться все более дорогими и менее доступными, но решающую роль в борьбе с бактериями пока что играть продолжат, возможно, при участии вспомогательных средств, вроде бактериофагов. А для разработки научно обоснованной стратегии использования фагов в медицине было бы важно проведение всеобъемлющего стандартизированного клинического испытания фагосодержащих медицинских препаратов. Пока результаты таких испытаний не опубликованы ни у нас, ни за рубежом.

Необычная терапия: почему европейцы едут лечиться в Грузию | Европа и европейцы: новости и аналитика | DW

Танья Дидерен из-под голландского Маастрихта вот уже тридцать лет страдает от гидраденита — хронического кожного заболевания, при котором болезненно воспаляются апокриновые потовые железы. Часто в промежности или под мышками.

В августе этого года 50-летняя Дидерен приняла радикальное решение: она перестала принимать антибиотики, которые помогали все меньше, и отправилась на две недели в Грузию — пройти курс лечения бактериофагами. 

3900 евро за терапию в Тбилиси

Такая антибактериальная терапия пока не имеет допуска в большинстве западноевропейских стран. 3900 евро она заплатила из своего кармана в надежде, что нетрадиционный метод лечения ей поможет. 

Танья Дидерен лечилась в Грузии

Бактериофаги (или просто фаги) это вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки и клетки архей. Лечение предусматривает прием внутрь фагов отдельного изолированного вида. Эти фаги размножаются внутри бактерий пациента и в конце концов их расщепляют.

«На вкус похоже на грибы», — говорит Танья Дидерен, принимая утреннюю дозу фагов. Отправляясь в Грузию, она сильно волновалась, но решилась на поездку, так как была очень разочарована тем, как ее пытались лечить в Нидерландах.

Когда антибиотики перестали действовать, местный врач предложил ей принимать медикаменты, созданные с применением генной инженерии. О бактериофагах он даже не слышал. Дидерен тогда решила сама поискать больше информации о терапии с применением бактериофагов, о которой рассказывали в одной телепередаче.

Фаги — альтернатива антибиотикам

Так она узнала о тбилисском Институте бактериофага, микробиологии и вирусологии имени Георгия Элиава, созданном этим грузинским микробиологом еще в 1923 году, и о том, что в Грузии уже давно применяют такую терапию.

В годы холодной войны в Грузии, как и в СССР в целом, антибиотики были в дефиците, и лечение фагами являлось прекрасной альтернативой при инфекционных заболеваниях. А сегодня институт Элиава имеет в своем распоряжении крупнейший в мире фонд терапевтических бактериофагов.

Танья Дидерен прошла в Грузии двухнедельный курс лечения, а потом вернулась домой в Нидерланды с целым чемоданом доз фагов. С тех пор как она принимает каждый день два разных вида и наносит специальный крем, Дидерен чувствует себя лучше. Она снова полна энергии, маленькие воспаления под мышками и на груди прошли, большие еще дают о себе знать, но не так болезненно, как в прошлом.

Препараты присылают из Грузии

Раз в три месяца Дидерен ездит в соседнюю Бельгию, чтобы забрать очередную порцию препаратов, которые ей присылают из Грузии. Каждая порция стоит 500 евро. Больничная касса расходы не возмещает. Бельгия — единственная западноевропейская страна, в которой фаги имеют допуск. В Нидерландах, как и во всех других странах, их разрешено применять только в исключительных случаях, когда речь идет о жизни или смерти. При этом вся ответственность — на враче.

Лекарство присылают из Грузии

Как антибиотики, так и бактериофаги могут привести к резистентности бактерий. Большое преимущество фагов, однако, в том, что они всегда на шаг впереди и таким образом способны преодолевать резистентность бактерий. К тому же они применяются всегда целенаправленно против специфического вида бактерий и не разрушают полезные, например, в кишечнике.

Поэтому перед тем, как начинать такую антибактериальную терапию, необходимо установить, какие именно бактерии привели к заболеванию. И фаги в Грузии делают для пациентов в индивидуальном порядке: для каждого свои. В странах Западной Европы такое невозможно, пришлось бы на каждый индивидуально изготовленный препарат получать разрешение на применение. 

Эксперименты в бельгийском военном госпитале

Единственное исключение — Бельгия. Здесь с прошлого года есть легальный путь обойти действующие фармацевтические предписания: можно получить временный сертификат, который выдает НИИ здравоохранения после консультации с врачом, пациентом, производителем, фармацевтом и государственным ведомством по лекарственным препаратам. Такой сертификат позволяет аптекарю изготовить соответствующий препарат. 

«Мы воспользовались имеющимися законодательными рамками, чтобы применять бактериофаги», — говорит Жан-Поль Пирне, проводящий исследования с ними в военном госпитале в Брюсселе. Здесь фаги уже применяли для терапии около 30 пациентов. Госпиталь — пока единственное место в Бельгии, где производят бактериофаги.

«Надо, чтобы фаги производили фармацевтические фирмы, — уверен доктор Пирне. — Одна больница не в состоянии изготавливать все больше фагов для постоянно растущего числа пациентов». Но чтобы начать промышленное производство, нужна однозначная законодательная база. А ее пока нет. Впрочем, Пирне не считает фаги чудодейственным средством. «Я не думаю, что ими можно будет заменить антибиотики, — говорит он. — Скорее, те и другие препараты надо будет принимать вместе, чтобы усилить действие антибиотиков».

Танья Дидерен хочет продолжить курс своего лечения в Брюсселе. С грузинскими врачами ей было трудно общаться, всякий раз приходилось прибегать к услугам переводчика. «Надеюсь, что фаги скоро разрешат и в Европе, — говорит она. — А то Грузия далеко, и летать туда накладно».

В Германии и Нидерландах сейчас проверяют, позволяет ли и их законодательство выписывать рецепты на индивидуальное изготовление бактериофагов. А Франция уже закупала их в Бельгии и разрешила применять.

Смотрите также:

• Таблетки, изменившие мир

  20 лет виагре

  Появление этого препарата 20 лет назад произвело настоящую сенсацию, улучшив сексуальную жизнь многих мужчин. Виагра, препарат для повышения потенции и лечения эректильной дисфункции, впервые была допущена к продаже в 1998 году в США. Корпорация Pfizer вообще-то разрабатывала медикамент, снижающий артериальное давление. Но в ходе клинических испытаний проявился неожиданный побочный эффект.

• Таблетки, изменившие мир

  Чудо-таблетка

  Виагра быстро стала мировым хитом продаж. В 1998 году за разработку ее лекарственной формулы американские ученые Роберт Фурчготт, Луис Игнарро и Ферид Мурад были удостоены Нобелевской премии. Позже выяснилось, что действующее вещество силденафил помогает и против увядания растений или боязни высоты у альпинистов. На фото: Король Швеции Карл XVI Густав вручает Нобелевскую премию Фериду Мураду.

• Таблетки, изменившие мир

  Гормональный контрацептив

  Началом сексуальной революции стало изобретение противозачаточных таблеток. В 1961 году первый оральный контрацептив появился на рынке США, а позже и в Германии, где вызвал протесты блюстителей морали. В ГДР противозачаточные сначала выдавали только замужним женщинам с детьми. Сегодня в индустриально развитых странах это самое распространенное средство для защиты от нежелательной беременности.

• Таблетки, изменившие мир

  Антибиотики

  В 1928 году, исследуя колонии стафилококков, британец Александр Флеминг обнаружил в чашках Петри пятна плесени, вокруг которых бактерий не было. Выведенный им антимикробный препарат пенициллин помог победить такие в то время смертельные заболевания, как пневмония или туберкулез. С тех пор был выведен ряд других антибиотиков, которые сегодня применяют в виде инъекций, таблеток и суспензий.

• Таблетки, изменившие мир

  Аспирин

  Название аспирину дала таволга вязолистная — Spiraea ulmaria, растение, содержащее салициловую кислоту. О целебных свойствах этого вещества знали еще древние греки. Немецким химикам из лаборатории Bayer удалось создать на его основе формулу для медицинского применения. Так в 1897 году появилась ацетилсалициловая кислота, которую используют как обезболивающее и противовоспалительное средство.

• Таблетки, изменившие мир

  Таблетки, понижающие давление

  Сегодня в борьбе с повышенным давлением назначают диуретики, бета-блокаторы или ингибиторы АПФ. Первые мочегонные препараты на основе пуринов из бобов какао или орехов колы появились в конце XIX. В 1950-х немецкие ученые разработали фуросемид — стандарт современной терапии. В конце 1960-х для понижения артериального давления стали использовать бета-блокаторы, а 20 лет спустя — и ингибиторы АПФ.

• Таблетки, изменившие мир

  Маркумар, варфарин, плавикс…

  Лекарства против образования тромбов знакомы людям с искусственным клапаном сердца или с атеросклерозом. Первым антикоагулянтом был гепарин. 100 лет назад студент медицины из США выделил его из печени собаки. Первый оральный антикоагулянт обнаружили в 1920-х годах, анализируя заплесневелый силос из донника. Коровы, которые его ели, гибли от потери крови после несложных операций.

• Таблетки, изменившие мир

  Таблетки от аллергии

  Способы полностью избавить от аллергии до сих пор не найдены. Но антигистаминные препараты существенно облегчают жизнь аллергикам. Лишь в 1942 году Бернару Альперну, французскому иммунологу российского происхождения, удалось создать первый противоаллергический препарат.

• Таблетки, изменившие мир

  Антидепрессанты

  Попытки синтезировать препарат для облегчения депрессии предпринимались с начала XX века. Первый антидепрессант был открыт в 1957 году случайно. Врачи обратили внимание на действие ипрониазида, который применяли при лечении туберкулеза. Побочным эффектом было повышение настроения. Почти одновременно в Цюрихе разработали имипромин. По сей день это один из самых популярных антидепрессантов.

• Таблетки, изменившие мир

  Витамины

  То, что нехватка витаминов может вызывать заболевания, ученые поняли в начале XX века, пытаясь бороться с бери-бери, цингой и рахитом. Понятие «витамин» в 1912 году впервые использовал польский биохимик Казимир Функ. Латинские буквы для витаминов ввел Эльмер Макколлум из США. В 1933 в Швейцарии синтезировали аскорбиновую кислоту. Этот метод и сейчас применяют для промышленного синтеза витамина С.

  Автор: Татьяна Вайнман

Бактериофаг, мы тебя видим!

: 26 Окт 2016 , Бактериофаги: враги наших врагов , том 70, №4

Прошло сто лет с того времени, как английский микробиолог Ф. Туорт отметил прозрачные стекловидные пятна в колониях микрококков, где погибли бактериальные клетки. После открытия бактериофагов их исследования долгое время имели феноменологический характер из-за недостаточного развития экспериментальных методов. Ученые не имели возможности детально изучить особенности противобактериального воздействия бактериофагов, так как последние нельзя увидеть не только невооруженным глазом, но и с помощью светового микроскопа. Изучение вирусов, в том числе вирусов бактерий, вышло на принципиально новый уровень лишь с созданием и внедрением в научную практику электронного микроскопа

С появлением электронной микроскопии стало понятно, что бактериофаги являются даже не микро- а наноорганизмами, так как их размеры не превышают 100 нм. Также оказалось, что по своему строению они отличаются колоссальным разнообразием. Соответственно, возник вопрос об их номенклатуре. В основу первой классификации, которая была предложена еще в 1943 г., легли особенности строения фагов, установленные с помощью электронной микроскопии. Один из ее основоположников, Э. Руска, в своей общей схеме классификации вирусов выделил бактериофаги отдельно, разделив их на три типа по морфологическим характеристикам (Ackermann, 2009).

В соответствии с решением Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV) бактериофагами называют вирусы, специфически инфицирующие клетки бактерий и архей. Определение видовой принадлежности бактериофагов проводят на основе комплекса признаков, в который обязательно входит форма и размеры вирусного капсида, тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), слагающей геном, наличие/отсутствие оболочки

В основу современной систематики бактериофагов, созданной в 1967 г., легла классификация, включавшая шесть морфотипов. Но по мере открытия новых бактериофагов в нее включались новые семейства, роды и виды. С развитием методов молекулярной биологии появились дополнительные критерии классификации, учитывающие тип нуклеиновой кислоты и (или) композицию белков в составе фага.

Применение в исследованиях бактериофагов современных молекулярных методов, позволило выявить множество особенностей этих интересных организмов. Сами бактериофаги в свою очередь оказались для молекулярных биологов очень полезным методологическим инструментом (Brussow, 2013).

Была бы голова, а хвост будет

Бактериофаги, по сути, устроены сравнительно просто: каждый такой вирус представляет собой комплекс нуклеиновой кислоты и белков, упакованных особым образом. Форма их может быть причудлива, однако около 96 % всех известных бактериофагов имеют «хвостатый» фенотип (Matsuzaki et al., 2005): у них имеется «голова» икосаэдрической формы (белковый резервуар, где упакована нуклеиновая кислота) и «хвост» – белковая структура, где расположены элементы, способные прочно связываться с рецепторами (особыми белками или полисахаридами) на поверхности бактерии. Разные виды «хвостатых» бактериофагов различаются размерами «головы», длинной и тонкой структурой «хвоста».

Чтобы узнать вид бактериофага, нужно определить его ультраструктурные характеристики, для чего используют метод негативного контрастирования. Образцом может служить любая суспензия, содержащая фаги: вода из природного источника, смывы с кишечника животных или суспензия бактериальных клеток после инкубации с бактериофагом в условиях лаборатории. На каплю подготовленной суспензии помещают специальную медную сетку, покрытую тонкой полимерной пленкой, на которую и сорбируются бактериофаги. Затем сетку обрабатывают контрастирующим веществом (обычно уранилацетатом или фосфорно-вольфрамовой кислотой), которое окружает частицы бактериофага и создает темный фон, на котором бактериофаги, имеющие низкую электронную плотность, становятся видны в электронном микроскопе.

На сегодняшний день с помощью электронной микроскопии описано свыше 6,3 тыс. бактериофагов (Ackerman, Tiekotter, 2012; Ackermann, Prangishvili, 2012). Оказалось, что далеко не у всех бактериофагов можно четко выделить «голову» и «хвост», а что касается их наследственного материала, то наиболее часто встречаются фаги с двуцепочечной ДНК. Систематика бактериофагов очень динамична, поскольку регулярно обнаруживаются новые фаги (Ackermann, 2007).

Охота на бактерию

Совершенствование методов электронной микроскопии позволило визуализировать не только сами бактериофаги, но и процесс их размножения. Наиболее детально исследован процесс проникновения в клетку «хвостатых» бактериофагов, описаны молекулярные механизмы «впрыскивания» фаговой ДНК в цитоплазму бактериальной клетки (Guerrero-Ferreira, Wright, 2013).

Царство прокариотов (доядерных организмов) подразделяется, как известно, на бактерий и архей. Представители этих подцарств отличаются друг от друга структурой клеточной стенки, особенностями жизнедеятельности и степенью устойчивости к факторам внешней среды (большая часть архей – это обитатели экстремальных местообитаний). Несмотря на небольшое число выделенных видов вирусов архей, их морфологическое разнообразие уже сейчас превосходит разнообразие фагов бактерий. Среди них встречаются и типичные для последних «хвостатые» формы, однако подавляющее большинство археофагов имеют уникальные морфотипы. Среди них – вирионы в виде «эллипсоида» веретенообразной, капельной и бутылочной формы, бесхвостые или с двумя хвостами, сферические и палочковидные вирионы и т. п. При этом обнаруженное морфологическое разнообразие вирусов архей представляет собой, вероятно, лишь верхушку айсберга.
Уникальные характеристики археофагов наряду с существованием трех «клеточных линий» на планете – бактерий, архей и эукариотов (ядерных организмов), свидетельствуют о наличии трех специфических вирусных «доменов», образовавшихся в результате долгой совместной эволюции вирусов и их «хозяев», хотя некоторые из этих вирусов сохранили следы их общего происхождения (Pina et al., 2011)

Типичное поведение бактериофага при «нападении» на бактерию можно проследить на примере лизирующего фага. Сначала фаг прикрепляется к поверхности бактерии, используя ее рецепторы в качестве «якоря». Затем его «хвост» с помощью специальных белков внедряется в бактериальную стенку – образуется «канал», по которому нуклеиновая кислота фага вбрасывается в клетку. В течение следующего получаса в клетке бактерии происходит синтез белковых и нуклеиновых компонентов фагов и сборка новых фаговых частиц. После этого клетка разрушается, освобождая зрелые вирионы.

Сочетание методов негативного контрастирования и ультратонких срезов* позволяет проследить все этапы воспроизводства бактериофагов, включая сорбцию частиц фага на поверхности бактериальных клеток, их проникновение в клетки и копирование. К сожалению, эта область исследований разработана существенно хуже, чем визуализация и идентификация бактериофагов методом негативного контрастирования. Между тем ультраструктурные характеристики каждого из этапов жизненного цикла бактериофагов могут быть полезны для адекватной оценки эффективности разрабатываемых методов фаговой терапии.

Бактериофаги, несомненно, представляют собой уникальное явление на нашей планете: с одной стороны, они просто устроены, с другой – характеризуются колоссальным разнообразием как своей морфологии, так и своих потенциальных «жертв».

Для нас эти наноорганизмы не только безопасны, но и «дружествены», так как способны убивать патогенные бактериальные клетки, не затрагивая при этом клетки высших организмов, включая человека, а также сельскохозяйственных животных или растений. Это свойство позволяет использовать бактериофаги для терапии бактериальных инфекций, следуя принципу «враг моего врага – мой друг».

Перспективность фаговой терапии определяется не только самим фактом уничтожения бактерий фагами, но и высокой специфичностью взаимодействия фаг­-«хозяин». Наконец, поскольку речь идет о природном феномене, человек может воздействовать на патогенные бактерии, не применяя вредные химические агенты.

* При методе ультратонких срезов клетки заливают в особую смолу, и из получившихся твердых блоков готовят срезы толщиной 60—80 нм на ультрамикротоме с помощью стеклянного или алмазного ножа

Литература

Ackermann H. W., Prangishvili D. Prokaryote viruses studied by electron microscopy. 2012. N. 157. P. 1843—1849.

Ackermann H. W., Tiekotter K. L., Murphy’s law – if anything can go wrong, it will // Bacteriophage. 2012. N. 2:2. P. 122—129.

Bacteriophages methods and protocols / Ed. A. M. Kropinski, R. J. Clokie. Humana Press, 2009. V. 1.

Duckworth D. H. Who discovered bacteriophage? // Bacteriological reviews. 1976. V. 40. N. 4. P. 793—802.

Introduction: a short history of virology // Viruses and man: a history of interactions / Ed. M. W. Taylor. Springer, 2014. P. 1—21.

Krylov V. N. Phage therapy in therms of Bacteriophage genetics: hopes, prospects, safety, limitation // Rus. J. of genetics. 2001. V. 37. N. 7. P. 869—887.

Matsuzaki S., Rashel M., Uchiyama J., et al. Bacteriophage therapy: a revitalized therapy against bacterial infectious deseases // J. Infect. Chemother. 2005. N. 11. P. 211—219.

В публикации использованы фото авторов и рисунки Жени Власова

: 26 Окт 2016 , Бактериофаги: враги наших врагов , том 70, №4

«Полезные пожиратели». Что будет с нами, если все вирусы исчезнут?

• Рейчел Нюэр
• BBC Future

28 июня 2020

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Вот так выглядел вирус испанского гриппа, в 1918 году унесшего жизни от 50 до 100 млн человек (по разным оценкам)

Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим — и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит «убить победителя»?

Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся, благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.

За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стало, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.

И нынешняя пандемия Covid-19 — лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.

Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.

Боюсь, это было бы смертельной ошибкой. Фактически, куда более смертельной, чем любой из самых свирепых вирусов.

«Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен — примерно на день-полтора. А потом мы бы все умерли, вот и всё, — говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. — Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них».

В общем, как говорит Сусана Лопес Шаритон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики, «без вирусов нам конец».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Некоторые вирусы сберегают здоровье грибам и растениям

Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.

Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.

Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких — подавляющее большинство.

Но одно ученые точно знают уже сейчас: без вирусов наша планета, какой мы ее знаем, перестала бы существовать. Да и если бы мы даже задались целью истребить все вирусы на Земле, это практически невозможно.

Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми всё непросто.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Без вирусов наша планета перестала бы существовать

Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их — миллионы.

«Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, — говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. — Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены».

Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека. «Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, — говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. — Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас».

Полезные пожиратели

По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) — невероятно важны. Их название происходит от греческого «пожираю», и именно этим они и занимаются.

«В мире бактерий они — самые главные хищники, — говорит Голдберг. — Без них нам пришлось бы туго».

Фаги — главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.

Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) — микроорганизмы. И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете — процесс, который становится возможным, благодаря вирусам.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В океане 90% всего живого — микроорганизмы

Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.

«Когда нет смерти, тогда нет и жизни, потому что жизнь полностью зависит от рециркуляции материалов, — подчеркивает Саттл. — Вирусы очень важны для такой утилизации».

Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.

Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, «приходит вирус и уничтожает их», говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.

Процесс этот называется «убить победителя» и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего — пандемии тому доказательство.

«Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального», — подчеркивает Саттл.

Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.

«Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, — говорит Саттл. — Всё захватят несколько видов, остальные вымрут».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

По словам экспертов, без вирусов наша планета утратила бы значительную часть биологического разнообразия

Для некоторых организмов вирусы критически важны для выживания или для того, чтобы получить конкурентоспособное преимущество.

Например, ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.

Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.

«Эти вещи пока еще не до конца исследованы, но мы находим все больше и больше примеров такого тесного взаимодействия с вирусами как важнейшего элемента экосистем», — говорит Саттл.

Руссинк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этому. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибов, которая сожительствует с определенным видом трав в Йеллоустонском национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим геотермальным ландшафтом и гейзерами — прим. Би-би-си), и обнаружили: вирус, заразивший гриб, позволяет траве более успешно выдерживать геотермальные температуры почвы.

«Когда присутствуют все три элемента — вирус, гриб и трава, тогда травы могут расти на горячей почве, — рассказывает Руссинк. — Один гриб без вируса не способен сделать такое».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В Йеллоустонском национальном парке некоторые виды травы стали более устойчивы к высоким температурам — благодаря вирусу

Руссинк и ее коллеги обнаружили, что грибы обычно передают вирусы «по наследству» — из поколения в поколение. И хотя ученым еще не удалось выяснить функцию большинства из этих вирусов, можно заключить, что они чем-то помогают грибам.

«Иначе зачем растениям за них цепляться?» — рассуждает Руссинк.

И если все эти полезные вирусы исчезнут, то травы и другие организмы, в которых они сейчас живут, ослабнут, а возможно и погибнут.

Под защитой вирусов

Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.

Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.

Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).

Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Вирус герпеса делает мышей — и, очень возможно, людей — менее подверженными некоторым бактериальным инфекциям

Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.

Кроме того, вирусы — это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний. Фаготерапия (лечение инфекционных больных и бактерионосителей препаратами бактериофага), которую в Советском Союзе начали применять еще с 1920-х годов, использует вирусы для уничтожения бактериальных инфекций.

Сегодня это — быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий — в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.

«Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы», — подчеркивает Саттл.

Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.

Нацеленные на уничтожение вредоносных бактерий или на раковые клетки, терапевтические вирусы действуют как «микроскопические крылатые ракеты, наводящиеся и попадающие точно в цель», отмечает Голдберг.

«Нам нужны такие вирусы, которые выведут нас на новую ступень терапии, терапию нового поколения».

Поскольку вирусы постоянно мутируют и реплицируются (размножаются), они представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут быть использованы другими организмами.

Вирусы внедряются в клетки других существ и захватывают их инструменты размножения.

Если такое случается в клетке зародышевой линии (яйцеклетки и спермы), код вируса может передаваться из поколения в поколение и стать ее постоянной частью.

«Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, — отмечает Голдберг. — Включение нового ДНК в геном — это основной способ эволюции».

Другими словами, исчезновение всех вирусов отразится на эволюционном потенциале всей жизни на нашей планете. В том числе и homo sapiens.

Вирусные элементы составляют около 8% человеческого генома, а геномы млекопитающих в целом приправлены примерно 100 000 остатками генов, когда-то принадлежавших вирусам.

Код вирусов — это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.

Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Именно древние ретровирусы ответственны за то, что люди способны к живорождению

Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.

Вот что писали авторы того открытия в 2018 году в журнале PLOS Biology: «Очень соблазнительно поспекулировать на тему того, что беременность у людей могла бы протекать совершенно иначе (а то и не существовала бы вообще), если бы наших предков в процессе эволюции не затронули бы многие эпохи ретровирусных пандемий».

Специалисты считают, что такие частички генетического кода можно встретить у всех форм многоклеточной жизни. «Вероятно, они несут множество функций, о которых нам ничего не известно», — подчеркивает Саттл.

Ученые только-только начали открывать способы, с помощью которых вирусы помогают поддерживать жизнь. В конечном счете, чем больше мы узнаем о всех вирусах (не только о патогенах, возбудителях болезней), тем лучше мы будем оснащены для того, чтобы использовать определенные вирусы в мирных целях и разработать эффективную защиту от других вирусов, которые могут привести к очередной пандемии.

Более того: изучение богатого вирусного многообразия поможет нам более глубоко понять, как работает наша планета, ее экосистемы и организмы.

По словам Саттла, «нам нужно приложить некоторые усилия, чтобы понять, что происходит и что нас ждет — для нашей же пользы».

Больше статей на подобные темы — на сайте BBC Future.

Ученые обнаружили 140 тысяч видов вирусов в кишечнике человека

https://ria.ru/20210218/bakteriofagi-1598030831.html

Ученые обнаружили 140 тысяч видов вирусов в кишечнике человека

Ученые обнаружили 140 тысяч видов вирусов в кишечнике человека — РИА Новости, 18.02.2021

Ученые обнаружили 140 тысяч видов вирусов в кишечнике человека

Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала… РИА Новости, 18.02.2021

2021-02-18T19:00

2021-02-18T19:00

2021-02-18T19:00

наука

великобритания

здоровье

биология

вирусы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/98242/83/982428301_0:183:601:521_1920x0_80_0_0_554c6b091a14dfe1b54b8c522409d5c8.jpg

МОСКВА, 18 фев — РИА Новости. Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала идентификация около 140 тысяч видов вирусов, обитающих в кишечнике, более половины из которых никогда ранее не наблюдали. Статья опубликована в журнале Cell.Человеческий кишечник представляет собой невероятно разнообразную биологическую среду. Помимо бактерий, там обитают десятки тысяч вирусов, называемых бактериофагами, которые могут инфицировать бактерии. Известно, что дисбаланс в микробиоме кишечника часто приводит к развитию воспалительных заболеваний кишечника, аллергии и ожирения, но относительно мало известно о том, как влияют на здоровье человека бактериофаги.Исследование, проведенное Институтом Сенгера и Европейским институтом биоинформатики (EMBL-EBI), включало анализ более 28 тысяч образцов кишечного микробиома, собранных у людей в разных частях мира.Используя метод метагеномики — секвенирования ДНК смешанного сообщества организмов, авторы идентифицировали и каталогизировали 142 809 видов вирусов, более половины из которых никогда ранее не встречали. Количество и разнообразие вирусов поразило исследователей.»Важно помнить, что не все вирусы вредны. Они представляют собой неотъемлемый компонент экосистемы кишечника, — приводятся в пресс-релизе Института Сенгера слова одного из авторов исследования доктора Александра Алмейда (Alexandre Almeida). — Удивительно видеть, как много неизвестных видов обитает в нашем кишечнике, и интересно выяснить связь между ними и здоровьем человека».Авторы отмечают, что большинство выявленных вирусов не опасны для человека, так как имеют ДНК в качестве своего генетического материала и отличаются от опасных РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2 или вирус Зика. Как доказательство — все образцы были получены от здоровых людей, не имеющих каких-либо конкретных заболеваний.Среди десятков тысяч выявленных вирусов была идентифицирована новая клада — группа вирусов, у которых, как считается, есть общий предок, — которую авторы назвали губафагом. Это клада оказалась второй по распространенности в кишечнике человека после бактериофага crAssphage, обнаруженного в 2014 году.Результаты исследования легли в основу базы данных кишечных фагов GPD, которая, по мнению ученых, станет бесценным ресурсом для тех, кто изучает бактериофаги и роль, которую они играют в регулировании здоровья человека.»Исследования бактериофагов в настоящее время переживает возрождение. Этот высококачественный крупномасштабный каталог вирусов кишечника человека появился в нужное время, чтобы послужить фундаментом для будущих исследованиях вирома», — говорит руководитель исследования доктор Тревор Лоули (Trevor Lawley).Авторы отмечают, что главной особенностью их работы было обеспечение высочайшего качества реконструированных вирусных геномов. Строгий контроль качества в сочетании с подходом машинного обучения впервые позволил получить полные вирусные геномы, которые, по мнению ученых, станут основой для разработки новых методов лечения с помощью противомикробных бактериофаговых препаратов.

https://ria.ru/20210216/koronavirus-1597708541.html

https://ria.ru/20210209/latimeriya-1596726225.html

великобритания

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn25.img.ria.ru/images/98242/83/982428301_0:127:601:577_1920x0_80_0_0_82516879e16ab6af92527e4c19a843e5.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

великобритания, здоровье, биология, вирусы

МОСКВА, 18 фев — РИА Новости. Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала идентификация около 140 тысяч видов вирусов, обитающих в кишечнике, более половины из которых никогда ранее не наблюдали. Статья опубликована в журнале Cell.

Человеческий кишечник представляет собой невероятно разнообразную биологическую среду. Помимо бактерий, там обитают десятки тысяч вирусов, называемых бактериофагами, которые могут инфицировать бактерии. Известно, что дисбаланс в микробиоме кишечника часто приводит к развитию воспалительных заболеваний кишечника, аллергии и ожирения, но относительно мало известно о том, как влияют на здоровье человека бактериофаги.

Исследование, проведенное Институтом Сенгера и Европейским институтом биоинформатики (EMBL-EBI), включало анализ более 28 тысяч образцов кишечного микробиома, собранных у людей в разных частях мира.

Используя метод метагеномики — секвенирования ДНК смешанного сообщества организмов, авторы идентифицировали и каталогизировали 142 809 видов вирусов, более половины из которых никогда ранее не встречали. Количество и разнообразие вирусов поразило исследователей.

«Важно помнить, что не все вирусы вредны. Они представляют собой неотъемлемый компонент экосистемы кишечника, — приводятся в пресс-релизе Института Сенгера слова одного из авторов исследования доктора Александра Алмейда (Alexandre Almeida). — Удивительно видеть, как много неизвестных видов обитает в нашем кишечнике, и интересно выяснить связь между ними и здоровьем человека».

16 февраля, 19:00НаукаУченые предсказали высокую вероятность появления новых коронавирусов

Авторы отмечают, что большинство выявленных вирусов не опасны для человека, так как имеют ДНК в качестве своего генетического материала и отличаются от опасных РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2 или вирус Зика. Как доказательство — все образцы были получены от здоровых людей, не имеющих каких-либо конкретных заболеваний.

Среди десятков тысяч выявленных вирусов была идентифицирована новая клада — группа вирусов, у которых, как считается, есть общий предок, — которую авторы назвали губафагом. Это клада оказалась второй по распространенности в кишечнике человека после бактериофага crAssphage, обнаруженного в 2014 году.

Результаты исследования легли в основу базы данных кишечных фагов GPD, которая, по мнению ученых, станет бесценным ресурсом для тех, кто изучает бактериофаги и роль, которую они играют в регулировании здоровья человека.

«Исследования бактериофагов в настоящее время переживает возрождение. Этот высококачественный крупномасштабный каталог вирусов кишечника человека появился в нужное время, чтобы послужить фундаментом для будущих исследованиях вирома», — говорит руководитель исследования доктор Тревор Лоули (Trevor Lawley).

Авторы отмечают, что главной особенностью их работы было обеспечение высочайшего качества реконструированных вирусных геномов. Строгий контроль качества в сочетании с подходом машинного обучения впервые позволил получить полные вирусные геномы, которые, по мнению ученых, станут основой для разработки новых методов лечения с помощью противомикробных бактериофаговых препаратов.

9 февраля, 23:59НаукаУченые нашли необычные гены у «живого ископаемого»

Первые электронные микрофотографии фага

Бактериофаг. 1 июля 2011 г .; 1 (4): 225–227.

Кафедра микробиологии; Факультет медицины; Университет Лаваля; Квебек, Квебек, Канада

Это статья с открытым доступом под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License. Статья может распространяться, воспроизводиться и повторно использоваться в некоммерческих целях при условии правильного цитирования первоисточника.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Первые электронные микрофотографии фага были опубликованы в 1940 году в Германии и доказали частичную природу бактериофагов. Сначала исследовали фаги и инфицированные бактерии в сыром виде и неокрашенными. Американские ученые США внедрили затенение и сублимационную сушку. Фаги оказались хвостатыми и морфологически неоднородными. Типы фагов, идентифицированные ранней электронной микроскопией, включают энтеробактериофаги T4, T1, T7, T5, 7–11, ViI и Pseudomonas фаг PB1. В этой статье прослеживается развитие ранней электронной микроскопии вирусов до внедрения отрицательного окрашивания.

Ключевые слова: бактериофаг , электронная микроскопия, история

Введение

Электронные микроскопы были разработаны в 1930-х годах. В их разработке участвовали многие страны, прежде всего Германия и США, но также Бельгия, Канада, Англия, Япония, Швеция, а затем Франция, Италия и Чехословакия. ¹ Первый электронный микроскоп с магнитными линзами был построен в 1931 году. ^{2 , 3} Haguenau et al. ¹ представляют собой мастерское руководство по развитию электронной микроскопии (ЭМ) между первыми теоретическими основами в 1897 году и последними разработками в 2002 году, охватывающими такие разнообразные области, как электронная оптика и приборостроение, а также применение электронного микроскопа в материаловедении, человеческом ткани, клетки растений и вирусы.ЭМ — результат сотрудничества бесчисленных ученых и поистине интернационального начинания, открывшего дверь к взрывному росту знаний. Краткое, очень удобочитаемое описание жизни Х. Руска, ранней вирусологии и ранней вирусной электронной микроскопии можно найти в статье Крюгера и его коллег. ⁴

Происхождение в Европе

EM в большом долгу перед братьями Эрнстом и Гельмутом Русками. Первый посвятил себя техническим разработкам, а второй сосредоточился на биологической электронной микроскопии.Лаборатория электронной микроскопии была создана компанией Siemens & Halske в Берлине. В 1939 году компания Siemens выпустила свой первый коммерческий просвечивающий электронный микроскоп, получивший название «гипермикроскоп». ⁵ Она заметно напоминала более позднюю широко распространенную модель под названием «Elmiskop I.» ⁶ Новый прибор был применен примерно в 1938 году для изучения бактерий и вируса эктромелии мыши, члена семейства Poxviridae , первого вируса, размер и форма которого были показаны научному миру. ⁷

В 1940 году Х. Руска ⁵ и Пфанкух и Кауше, ⁸ , все работающие в лаборатории Siemens & Halske, опубликовали две короткие статьи, представленные в тот же день в один и тот же журнал и показывающие первые изображения бактериофагов. в мировой литературе. Оригиналы этих документов с их английским переводом воспроизводятся в этом выпуске Bacteriophage . Х. Руска продемонстрировала бульонные культуры бактерий, смешанные с суспензией фага, при увеличении в 14000 раз.Бактерии были неповрежденными или лизированными, а затем были окружены большим количеством круглых частиц. Последние были уничтожены электронной бомбардировкой и оказались пустыми. Эти изображения широко и часто частным образом распространялись в Европе и вызвали большой ажиотаж. В. Шибальский (личное общение) видел несколько из них, отправленных летом 1939 г., незадолго до Второй мировой войны и еще не опубликованных, профессору Рудольфу Вайглю из Университета Яна Казимежа во Львове, затем в Польше, а теперь в Украине. Даже во время войны, в 1940–44 годах, Вейгль получил больше микрофотографий фага от H.Руска. Похоже, что в данном случае электронная микроскопия взяла верх над духом войны. Pfankuch и Kausche очистили свои фаги осаждением гидроксидом алюминия и элюированием. Таким образом были получены титры фагов 10-15 на мл. Частицы фага, наблюдаемые при увеличении в 22–25 000 раз, выглядели как круглые частицы диаметром 60 нм. Примечательно, насколько эти размеры были близки к тем, которые получены сегодня для фага Т7. Эти первые электронные микрофотографии раз и навсегда доказали твердую природу бактериофагов и положили конец всем дискуссиям об их «ферментативной природе».Сообщается, что д’Эрель находился на смертном одре, когда французский ученый Одеруа показал ему электронную микрофотографию бактериофага. ⁹

Впоследствии, в 1942 г., Х. Руска ¹⁰ подтвердил эти наблюдения, отметил, что частицы кажутся морфологически сложными, предложил назвать их «Хереллен» и наблюдал клубоподобные структуры с головками 90–110 нм. и хвосты длиной 25–250 нм в лизатах бактерий E. coli , Shigella и Proteus .Эти частицы, скорее всего, были Т4-подобными фагами. Он также сообщил о фагоподобных частицах в энтерококках и стафилококках и ввел термин «фаг» как сокращенную форму более раннего «бактериофага» д’Эреля. В том же году Коттманн, ¹¹ , также работающий в лаборатории Siemens & Halske, описал контактные препараты из лизированных участков культуры E. coli на агаре. Он наблюдал бактерии и круглые или палочковидные частицы при увеличении в 24 000 раз. Бацилловидные частицы размером 90–120 нм × 30–45 нм образовывали палиссадные ряды на периферии бактерий.Бациллообразные фаги Коттманна позже были снова обнаружены у различных энтеробактерий ( E. coli, Cronobacter, Proteus, Salmonella ), но они чрезвычайно редки в мире фагов. Они соответствуют новому роду «7-11-подобных вирусов» энтеробактериальных фагов. ¹² Подводя итоги своих наблюдений в 1943 г., Х. Руска сообщил по крайней мере четыре морфотипа бактериофагов ¹³ и предложил морфологическую классификацию вирусов. ¹⁴

Прогресс в Северной Америке

В 1938 году Пребус и Хиллер, работавшие тогда в Университете Торонто, сконструировали первый электронный микроскоп в Северной Америке.Инструмент достиг увеличения 7000 раз и разрешения 6 нм. ^{15 , 16} Хиллиер присоединился к RCA (Radio Corporation of America) в Камдене, а затем в Принстоне, штат Нью-Джерси, где он разработал коммерческий электронный микроскоп. ¹ Один из этих микроскопов RCA был использован Луриа и Андерсоном ¹⁷ для изучения различных кишечных и стафилококковых фагов. Частицы были неокрашенными, и было получено увеличение до 84000 раз. На изображениях фага PC, позже переименованного в T2, отчетливо видны частицы T-четного типа с длиной головы 80 нм и хвостом около 130 нм. ¹⁷ Несмотря на Вторую мировую войну и ее ограничения на научный обмен, Лурия и Андерсон знали о работе, выполненной в Германии Х. Руска ⁵ и Пфанкухом и Кауше. ⁸

В 1943 году Лурия, Дельбрюк и Андерсон ¹⁸ подробно описали два колифага, названные α и γ. Лизаты наносили на сетки, которые промывали, погружая их в дистиллированную воду. Фаг α имел голову диаметром 45–50 нм и длинный гибкий хвост, напоминающий колифаг Т1.Фаг γ с овальной головой 65 × 80 нм и прямым хвостом 130 × 10–15 нм явно принадлежал к группе Т4. Авторы изучали инфицированные клетки в разное время после заражения. Утверждается, что один фаг адсорбируется на жгутиках, но опубликованная микрофотография неубедительна.

До сих пор на всех микрофотографиях вируса отображались неокрашенные сырые образцы. Важной вехой стало внедрение хромового затенения Уильямсом и Вайкоффом ¹⁹ в 1945 году в качестве средства сопоставления и измерения вирусов.Авторы описали это как «косое испарение тонкой пленки металла на препарате». Этот метод был впервые использован на вирусах гриппа и табачной мозаики, а не на фагах. В 1948 году Вайкофф применил свою новую технику к колифагам серии T (T2, T4, T6; T1; T5; T3, T7). Препараты фагов и лизированных бактерий получали из бляшек на агаре методом реплик или из обработанных формалином лизатов. Так были получены изображения «развивающихся» бактериофагов. ^{20 , 21} В том же году группа из Стэнфордского университета в Калифорнии, ²² , в которую входил пионер электронной микроскопии Мартон из Бельгии, опубликовала стереофонические микрофотографии фага Pseudomonas aeruginosa ²² , который, кажется, быть, ретроспективно, представителем рода «PB1-подобных фагов. ²³ Shadowing также использовали для изучения онтогенеза фагов. «Развивающиеся фаги» в форме морулоподобных структур или «мерофагов» были зарегистрированы в Италии в фаге Mycobacterium семейства Siphoviridae . Утверждается, что эти структуры отращивают хвост, а затем были названы «телофагами». хвост. ^{26 , 27}

Еще одно важное событие произошло в 1953 году, когда Фрейзер и Уильямс ²⁸ ввели сублимационную сушку перед затенением урана. Этим техническим усовершенствованием авторы сделали вероятным, что фаги Т3 и Т7, которые до сих пор считались бесхвостыми, имели короткий короткий хвост. В том же году Уильямс и Фрейзер ²⁹ повторно описали все семь бактериофагов серии T, показав высококонтрастные изображения и сообщив более точные размеры этих вирусов.Головы фага теперь распознавались как геометрические тела и интерпретировались как октаэдры, бипирамидальные призмы или ромбические додекаэдры. Это завершило то, что можно назвать «героическим периодом» фага EM.

Снова Европа

Это эссе было бы неполным без упоминания французских попыток разработать совершенно другой тип электронных микроскопов. В 1940-х годах французские ученые разработали электронные микроскопы с магнитными или электростатическими линзами. ¹ Последний тип, названный микроскопом CSF, подробно описан в ранней книге по электронной микроскопии ³⁰ и, по-видимому, использовался в Институте Пастера в Париже для визуализации многочисленных бактерий, вирусов позвоночных и растений. ^{6 , 30} Также кажется, что он применялся к бактериофагам до 1947 года и использовался для иллюстрации фага B. subtilis и Т4-подобного колифага С16. Последний имел длину хвоста 750 нм, ³¹ , что явно невозможно и противоречит дальнейшим наблюдениям. Опубликованные отчеты об этих наблюдениях несколько неясны. Вернувшись к магнитному электронному микроскопу Ruska, переданному в качестве военной добычи Парижскому институту Пастера, французские ученые изучили несколько фагов Vi из Salmonella typhi и обнаружили, что они принадлежат к семействам хвостатых фагов миовирусов и сифовирусов. ³² Ранний период вирусной и бактериальной электронной микроскопии должен был резко закончиться в 1959 году с введением отрицательного окрашивания Бреннером и Хорном, ³³ , работающим в Кембридже, Англия. Этот новый метод позволил визуализировать вирусы с беспрецедентной ясностью и произвел революцию в вирусологии и в нашем понимании вирусов.

Ссылки

1. Хагенау Ф., Хоукс П.В., Хатчисон Дж.Л., Сатья-Женеметр Б., Саймон Г.Т., Уильямс ДБ. Ключевые события в истории электронного микроскопа.Microsc Microanal. 2003. 9: 96–138. DOI: 10.1017 / S1431927603030113. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Герцик Ф. Biophysik der Bakteriophagen. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Берлин, ГДР, 1959; 73-154 [Google Scholar] 3. Knoll M, Ruska E. Das Elektronenmikroskop. Zschr Phys. 1932; 78: 318–39. DOI: 10.1007 / BF01342199. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Крюгер Д.Х., Шнек П., Гельдерблом HR. Гельмут Руска и визуализация вирусов (Die Sichtbarmachung der Viren) Lancet. 2000; 355: 1713–7. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (00) 02250-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 5. Ruska H. Über die Sichtbarmachung der bakteriophagen Lyse im Übermikroskop. Naturwissenschaften. 1940; 28: 45–6. DOI: 10.1007 / BF01486931. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Левадити С., Бонет-Мори П. Ультравирус, рассмотренный в электронном микроскопе. Presse Med. 1942; 17: 203–7. [Google Scholar] 7. Фон Боррис Б., Руска Э., Руска Х. Бактериен и вирус в übermikroskopischer Aufnahme. Klin Wochenschr. 1938; 17: 921–5. DOI: 10.1007 / BF01775798.[CrossRef] [Google Scholar] 8. Pfankuch E, Kausche GA. Isolierung und übermikroskopische Abbildung eines Bakteriophagen. Naturwissenschaften. 1940; 28: 46. DOI: 10.1007 / BF01486932. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Дубоше Я. Вклад электронной микроскопии в науку о жизни в общество. В: Вклад электронной микроскопии в общество. Philips Analytical, Эйндховен, Нидерланды. Специальный выпуск Philips Electron Optics Bull 1988 г .; 128: 17-20 [Google Scholar] 10. Руска Х. Morphologische Befunde bei der bakteriophagen Lyse.Arch Gesamte Virusforsch. 1942; 2: 345–87. DOI: 10.1007 / BF01249917. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Kottmann U. Morphologische Befunde aus taches vierges von Coliculturen. Arch Gesamte Virusforsch. 1942; 2: 388–96. DOI: 10.1007 / BF01249918. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Кропинский AM, Lingohr EJ, Ackermann HW. Последовательность генома энтеробактериального фага 7-11, обладающего необычно вытянутой головкой. Arch Virol. 2011; 156: 149–51. DOI: 10.1007 / s00705-010-0835-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13.Ruska H. Ergebnisse der Bakteriophagenforschung und ihre Deutung nach morphologischen Befunden. Ergeb Hyg Bakteriol Immunforsch Exp Ther. 1943; 25: 437–98. [Google Scholar] 14. Руска Х. Versuch zu einer Ordnung der Virusarten. Arch Gesamte Virusforsch. 1943; 2: 480–98. DOI: 10.1007 / BF01244584. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Франклин У.М., Уэтерли ГК, Саймон ГТ. История первого в Северной Америке электронного микроскопа. В: Sturgess JM, ed, Electron Microscopy, 1978; Proc 9th Internat Congr Electron Microsc, Toronto 1978; 3: 5-18 [Google Scholar] 16.Пребус А., Хиллиер Дж. Создание магнитного электронного микроскопа с высокой разрешающей способностью. Может J Res. 1939; 17а: 49–65. DOI: 10.1139 / cjr39a-004. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Лурия С.Е., Андерсон Т.Ф. Идентификация и характеристика бактериофагов с помощью электронного микроскопа. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1942; 28: 127–30, 1. DOI: 10.1073 / pnas.28.4.127. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Уильямс RC, Wyckoff RWG. Электронно-теневая микроскопия вирусных частиц. Proc Soc Exp Biol Med.1945; 58: 265–70. [Google Scholar] 20. Wyckoff RWG. Электронная микроскопия развивающегося бактериофага. I. Бляшки на твердых носителях. Biochim Biophys Acta. 1948; 2: 27–37. DOI: 10.1016 / 0006-3002 (48)

-5. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Wyckoff RWG. Электронная микроскопия развивающегося бактериофага. II. Рост Т4 в жидкой культуре. Biochim Biophys Acta. 1948; 2: 246–53. DOI: 10.1016 / 0006-3002 (48)-3. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Schultz EW, Thomassen PR, Marton L. Наблюдения под электронным микроскопом на бактериофаге Pseudomonas aeruginosa .Proc Soc Exp Biol Med. 1948; 68: 451–5. [PubMed] [Google Scholar] 23. Лавин Р., Дариус П., Саммер Э.Дж., Сето Д., Махадеван П., Нильссон А.С. и др. Классификация бактериофагов Myoviridae по сходству белковых последовательностей. BMC Microbiol. 2009; 9: 224. DOI: 10.1186 / 1471-2180-9-224. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 24. Penso G. Le cycle de développement d’un mycobacteriophage dans sa cellule-hôte. Rend Ist Super Sanita. 1953: приложение 58–71. Цитируется по Hercik, p. 137. [Google Scholar] 25.Пенсо Г. Цикл развития фага в бактериальной клетке. Протоплазма. 1955; 45: 251–63. DOI: 10.1007 / BF01253412. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Kriss AE. Природа бактериофага. V. Гипотезы о строении бактериофага. Микробиология. 1948; 17: 340. [Google Scholar] 27. Kriss AE. Die Struktur des Bakteriophagenkörpers. Усп Соврем Биол 1953; 36: 346-366; цитируется по Hercik, p. 137. [PubMed] [Google Scholar] 28. Фрейзер Д., Уильямс Р. Детали замороженно-высушенных бактериофагов Т3 и Т7, полученные с помощью электронной микроскопии.J Bacteriol. 1953; 65: 167–70. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 30. Левадити К. Электронные изображения и микробиология. Бактери, риккетсии, спирохеты, ультравирусы, бактериофаги. Малоан, Париж, 1949; 158 [Google Scholar] 31. Джунтини Дж., Лепин Ф., Николь П., Круассан О. Электронные изображения бактериофагов и детерминации хвоста. Энн Институт Пастера (Париж) 1947; 73: 579–81. [PubMed] [Google Scholar] 32. Giuntini J, Edlinger E, Nicolle P. Étude de quelques bactériophages typhiques Vi.Морфология корпускул в электронном микроскопе, аспекты деформации и термочувствительность Ann Inst Pasteur (Paris) 1953; 84: 787–91. [PubMed] [Google Scholar] 33. Бреннер С., Хорн Р. В.. Метод отрицательного окрашивания для электронной микроскопии вирусов высокого разрешения. Biochim Biophys Acta. 1959; 34: 103–10. DOI: 10.1016 / 0006-3002 (59)

-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Что такое бактериофаг? Забытое лечение супербактерий

Испытания нового захватывающего способа лечения опасных лекарственно-устойчивых инфекций начнут давать результаты в 2021 году.В рамках этих методов лечения пациентам вводят миллиарды вирусных частиц.

Что такое бактериофаги?

«Бактериофаги» — это просто вирусы, которые заражают и убивают бактерии.

Такие вирусы, также известные как «фаги», встречаются везде, где есть бактерии, и размножаются, вставляя свои гены в бактериальные клетки. После заражения вирусными генами бактериальная клетка идет наперекосяк и начинает производить вирусные белки, которые собираются в новые вирусы.

Всего за полчаса происходит взрыв клеток, и десятки или сотни новых вирусов высвобождаются, чтобы повторить цикл в другом хозяине.Они удивительно эффективны в этом отношении: некоторые исследования показывают, что на каждую песчинку на Земле одновременно существует более триллиона фагов.

Учитывая их естественную способность убивать бактерии, эти наноскопические хищники могут сыграть ключевую роль в борьбе с растущей проблемой устойчивости к противомикробным препаратам. И идея использовать их в медицине вовсе не нова.

Прочтите больше идей, которые вам нужно знать в 2021 году:

Феликс д’Эрелль и открытие бактериофагов

Более 100 лет назад, в 1919 году, эксцентричный ученый по имени Феликс д’Эрелль ворвался в детскую больницу в Париже и сказал врачам, что нашел способ вылечить дизентерию (кишечную инфекцию).Это было за десятилетия до того, как стали доступны антибиотики, такие как пенициллин, когда обычные бактериальные инфекции убивали миллионы людей в год.

Изучая колонии бактерий, д’Эрелль понял, что через его бактериальные пластинки распространяется какая-то болезнь. Хотя в то время о вирусах было почти ничего не известно, д’Эрелль пришел к необычному выводу, что он обнаружил вирус, который охотился на бактерии, а не на людей, — микроб микроба. Он назвал вирус бактериофагом («пожирателем бактерий») и начал использовать его для уничтожения бактериальных инфекций у животных.

Это было задолго до появления регулирующих органов, таких как Федеральное управление по лекарственным средствам (FDA) в США или Агентство по регулированию лекарственных средств и товаров медицинского назначения (MHRA) в Великобритании, которые тщательно тестируют новые лекарства и методы лечения, прежде чем они будут одобрены для использования в пациенты.

Франко-канадский микробиолог Феликс д’Эрелль — один из ученых, которым приписывают открытие вирусов, питающихся бактериями © Институт Пастера

Итак, чтобы доказать, что его экспериментальное лечение безопасно для детей с дизентерией, д’Эрелль просто выпил пузырек с фагами на глазах у врачей больницы.Врачи договорились, что, если он будет жив на следующий день, они попробуют лечение в больнице.

На следующий день с д’Эреллем все было в порядке (он уже проверил фаги на себе и своей семье). Когда прибыло несколько отчаянно больных детей, страдающих дизентерией, каждому дали выпить по флакону с чистыми бактериальными вирусами.

Лечение прошло успешно. Дети быстро выздоровели и в считанные дни выписали из больницы. Вскоре его фаги стали рекламировать как последнее чудо-лекарство, и к 1930-м годам его начали отправлять по всему миру для лечения самых разных бактериальных инфекций.

Почему забыли о бактериофагах?

Почему же в 2020 году так мало людей слышали о фаговой терапии? И почему, учитывая, что мир так отчаянно нуждается в новых антибиотиках, мы не используем их все время в больницах? Это долгая история, но к 1950-м годам западный мир в значительной степени забыл о фагах.

На рынок вышли такие лекарства, как пенициллин, которые были намного дешевле и легче в массовом производстве, чем живые вирусы. В большинстве стран мира медицинские исследования были сосредоточены на разработке новых классов антибиотиков, и от идеи использования вирусов для лечения инфекций постепенно отказались.

Единственными странами, которые все еще использовали фаги для лечения инфекций, были советские страны, где не хватало таких лекарств, как пенициллин. Но холодная война помешала советским ученым общаться с остальным миром, поэтому их улучшения в использовании фагов остались незамеченными. К 1980-м годам западная медицина почти полностью забыла о существовании фаговой терапии.

Теперь, когда лекарственно-устойчивые бактерии становятся все более серьезной проблемой в больницах по всему миру, идея использования вирусов снова привлекает внимание.Отчаявшиеся пациенты из США и Европы теперь едут в «фаговые клиники» в странах бывшего Советского Союза, таких как Грузия, чтобы попытаться вылечить инфекции, которые больше не поддаются лечению антибиотиками.

Том Паттерсон и Стеффани Стратди © Steffanie Strathdee

Несмотря на возобновившийся интерес, за пределами этих регионов фаговая терапия успешно применялась только в нескольких экспериментальных случаях. В 2015 году ученый Том Паттерсон заболел панкреатитом во время отпуска в Египте.Причиной оказался штамм бактерий с множественной лекарственной устойчивостью.

Поскольку врачи не смогли справиться с инфекцией, Том быстро впал в кому. Почти год обычных методов лечения не помог, но в крайнем случае жена Тома Стеффани Стратди, исследователь ВИЧ, решила провести собственное исследование и наткнулась на идею использования фагов для уничтожения бактерий, убивающих ее мужа.

Она потратила месяцы, пытаясь связать врачей Тома с учеными со всего мира, которые могли бы найти нужные фаги для борьбы с инфекцией (а также заполнить груду документов, необходимых для получения юридического разрешения на лечение, которое врачи фактически должны были макияж, как они шли).

Благодаря инъекциям экспериментального коктейля из фагов, полученных из России, ВМС США и неочищенных сточных вод, Тома в конце концов спасли от смерти.

Как используются бактериофаги?

С фагами работать непросто. Каждый штамм бактерий, а их миллионы, имеет определенный штамм фага, который охотится на него. Таким образом, каждый пациент должен получать лечение с использованием именно того штамма фага, который противодействует бактериям, вызывающим их инфекцию.

Организм также быстро удаляет фаги из кровотока, и, как и антибиотики, бактерии могут быстро выработать к ним устойчивость. Вот почему часто необходимо использовать комбинацию фагов, чтобы гарантировать, что любые бактерии, устойчивые к одному фагу, будут уничтожены другим. Это усложняет разработку режима лечения.

Существует также тот факт, что до половины всех фагов — это так называемые «умеренные фаги». Эти вирусы не всегда открывают бактериальную клетку и убивают ее.Вместо этого они предпочитают бездействовать в геноме клетки или медленно размножаться, не убивая своего хозяина. Ученые могут обойти это, генетически изменяя фаги так, чтобы они использовали более жесткую стратегию «взрыва», а не прятаться.

Анатомия бактериофага

В 2018 году в лондонской больнице на Грейт-Ормонд-стрит коктейль из трех генно-инженерных фагов был использован для лечения молодой пациентки, которая в течение многих лет страдала от вспышек инфекций с множественной лекарственной устойчивостью по всему телу.

Пациенту-подростку была сделана двойная трансплантация легких из-за муковисцидоза, состояния, которое вызывает скопление слизи в легких. Вскоре после процедуры, несмотря на несколько курсов антибиотиков, инфекции распространились из ее легких на печень, и, в конце концов, появились даже очаги бактерий, проталкивающихся сквозь кожу на ее руках, ногах и ягодицах.

Опять же, разработка лечения на основе фагов потребовала международного сотрудничества врачей и исследователей фагов для поиска, очистки и создания подходящих фагов для конкретного штамма бактерий у пациента, а также трудоемких бюрократических препятствий, необходимых для того, чтобы совершенно новое и нерегулируемое лечение ребенка.Но все прошло успешно — лечение помогло справиться с инфекцией и спасло девочке жизнь.

Фаговые библиотеки

Эти истории успеха помогли ускорить усилия по разработке фаговой терапии в США и Европе, наряду с такими же хорошими новостями об экспериментальных методах лечения и испытаниях на животных в других странах. Тем не менее, несмотря на эти положительные примеры, все еще существуют серьезные препятствия на пути к тому, чтобы фаговая терапия стала экономически эффективным и надежным основным лечением.

Основным препятствием является то, что каждый пациент может быть инфицирован уникальной смесью бактериальных штаммов, поэтому каждое лечение должно быть индивидуальным.Это означает, что производители лекарств не могут производить дозировки в массовом порядке, а также лишает регуляторные органы возможности одобрять фаговую терапию: каждый случай, вероятно, связан с совершенно разным набором вирусов.

К счастью, совместные усилия исследователей, органов общественного здравоохранения и регулирующих органов помогают преодолеть эти препятствия. Идея состоит в том, что с помощью современной технологии секвенирования ДНК можно быстро сканировать огромные библиотеки фагов, чтобы найти подходящее совпадение. Затем совпадения могут быть проверены, чтобы убедиться, что они не содержат каких-либо генов, которые могут вызвать токсичность у пациента.

Иллюстрация бактериофага © Getty Images

Регуляторы лекарственных средств будут оценивать безопасность библиотеки в целом, методы очистки от фагов и метод введения, а не пытаться оценивать каждое отдельное лечение.

Когда у пациента была лекарственно-устойчивая инфекция, информация о точном штамме бактерий отправлялась в фаговую библиотеку, которая сканировалась на подходящие совпадения. Затем спички будут отправлены во флаконе в больницу, где лечился пациент.С помощью этого метода за считанные дни можно было создать уникальный коктейль из вирусов, который спасает жизнь людей.

По крайней мере, таков план. В настоящее время проводится несколько клинических испытаний, которые надеются раз и навсегда доказать, что фаги могут быть надежным методом лечения инфекций, и совместные усилия властей, ученых и врачей продолжаются в надежде на создание систем регулирования, которые могут дать зеленый свет. индивидуальная фаговая терапия экономичным способом.

Надеюсь, никто из нас никогда не столкнется с ужасающей перспективой заражения бактериями, устойчивыми к обычным антибиотикам.Но если мы это сделаем, хорошо знать, что эти древние бактериальные убийцы могут быть призваны, чтобы помочь нам.

Подробнее о вирусах:

Жизненный цикл бактериофага

Свободно плавающие фаги перемещаются по окружающей среде в надежде встретить бактериального хозяина.

Как только фаг связывается с подходящим хозяином, он вводит свой генетический материал в клетку.

Если генетический материал фага уклоняется от защиты клетки, клетка начинает производить белки, закодированные в геноме вируса.

Это вызывает накопление вирусных белков внутри клетки, которые собираются в сотни новых бактериофагов.

В конечном итоге фаг дает клетке команду произвести белок, который ее вскрывает. Бактерия мертва, и новые фаги высвобождаются, чтобы повторить цикл в другой клетке-хозяине.

МОРСКИХ ФАГОВ | Дом

Это был странный год, но после многих испытаний и корректировок мы все еще подошли к сезону секвенирования ДНК фага! Этот пост содержит информацию об отправке ваших образцов ДНК фага SEA-PHAGES в Университет Питтсбурга для секвенирования.Из-за пандемии и других проблем по сравнению с предыдущими годами многое изменилось, поэтому, пожалуйста, прочтите внимательно.

Свяжитесь с нами / Вопросы

По всем вопросам, связанным с приведенной ниже информацией, обращайтесь к Дэну ([email protected]) и Бекки ([email protected]).

Образец формы подачи

Пожалуйста, отправьте информацию об отправленных вами образцах с помощью Google Form. Это поможет нам отслеживать образцы, исправлять орфографические ошибки и обеспечивать учет ваших образцов. Пожалуйста, заполните копию этой формы для каждого образца, который вы отправляете . Лучшее время для заполнения — это когда вы упаковываете посылку, так что, когда ваша коробка прибудет, у нас уже будет информация о ваших фагах в нашей базе данных.

НОВЫЙ В ЭТОМ ГОДУ: Мы просим, ​​если возможно, добавить номер для отслеживания в соответствующее место в форме. У нас есть постоянно меняющийся персонал лаборатории, и мы хотим убедиться, что все упаковки учтены. Обратите внимание, является ли каждый образец «приоритетным» или «резервным» в поле «Примечания» вместе с любой другой информацией, которую мы должны иметь.

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfdhZpw1LHL42zxAotEVqhmrr8RBN9-kuPL_42ioYmuBU-4-Q/viewform

Кол-во

Каждая школа SEA-PHAGES может иметь двух геномов, секвенированных в соответствии с разделом биоинформатики , ​​который она преподает в течение текущего учебного года. Пожалуйста, укажите любой порядок предпочтений, если он у вас есть.

НОВЫЙ В ЭТОМ ГОДУ: Поскольку многие школы не смогли провести обнаружение фагов, как обычно, осенью, но все же хотят проводить биоинформатику весной, нам потребуются дополнительные образцы ДНК, которые будут переданы в фонд Genome Exchange.Если вам удалось извлечь больше образцов ДНК высокого качества хорошего качества, чем вам нужно для вашего класса, мы также будем приветствовать это. Пожалуйста, укажите «Пожертвовать на обмен» в поле «Примечания» формы. И спасибо за помощь вашим коллегам SEA-PHAGES!

Сроки

Семестровые школы

Отправьте свою геномную ДНК, чтобы она прибыла в Питтсбург к пятнице, 20 ноября.

Общеобразовательные школы

Пожалуйста, пришлите свою геномную ДНК, чтобы она прибыла в Питтсбург к пятнице, 8 января .

Если по какой-либо причине у вас возникнут проблемы с соблюдением этих сроков, свяжитесь с нами.

Рекомендации по ДНК

Буфер

Образцы, ресуспендированные в ТЕ, являются проблематичными, поскольку ЭДТА может мешать ферментативному сдвигу ДНК. Вы можете ресуспендировать свою ДНК в буфере для элюции (Трис) или в очищенной воде.

Сумма

Нам нужно минимум 4 мкг (микрограмм) геномной ДНК. Если вы примерно соответствуете этому номеру, но не совсем подходите, свяжитесь с Дэном и Бекки, чтобы узнать, в порядке ли это.

Концентрация

Не менее 40 нг / мкл. Идеально 100-300 нг / мкл. Если ваш уровень превышает 300 нг / мкл, рассмотрите возможность разбавления до приемлемой концентрации и рабочего объема. Не рекомендуются транспортировочные объемы менее 20 мкл. Имейте в виду, что количественные оценки на основе спецификаций (например, Nanodrop) учитывают всю абсорбцию при 260 нм, а не только геномную ДНК, поэтому они часто переоценивают реальную концентрацию. Ошибка в количестве отправляемой вами ДНК.

Gel Изображение

Пожалуйста, отправьте — по электронной почте или в транспортной коробке — изображение гДНК, нанесенной на агарозный гель.Мы используем их для проверки целостности образца (еще не раздробленного / не разрушенного) и чистоты (без РНК).

Маркировка

Пожалуйста, четко пометьте пробирки, которые вы отправляете, именем фага, как оно указано на PhagesDB . Не маркируйте пробирки, используя только инициалы ученика или другие неоднозначные имена, такие как «Phage1» или «PittPhage». Если возможно, наклейте на верхнюю часть пробирки небольшую круглую наклейку и напишите только на ней название фага.

Доставка

Упаковка

Мы предпочитаем стандартные микроцентрифужные пробирки и настоятельно рекомендуем оборачивать крышки пленкой Parafilm, чтобы предотвратить проливание или испарение.Пробирки можно упаковать в коническую пробирку объемом 50 мл с некоторыми салфетками KimWipes для стабилизации во время транспортировки. Если доставка осуществляется в ночное время (предпочтительно), вы можете просто отправить образцы при комнатной температуре, так как ДНК должна храниться в течение 24 часов в пути. Если доставка осуществляется по более медленному графику, вам следует использовать холодные упаковки. Ориентируйтесь на доставку в Питтсбург во вторник-пятницу. Если доставка приближается к праздникам, уточните у нас, когда мы будем получать образцы.

Вы можете приложить упаковочный лист с любой информацией, которая, по вашему мнению, у нас должна быть о вложенных фагах.

Адрес

(НОВЫЙ В ЭТОМ ГОДУ)

Attn: Becky Garlena
Университет Питтсбурга,
Гараж Лэнгли 120F
Лэнгли Холл
Пятая и Раскин проспекты,
Питтсбург, Пенсильвания 15260
(412) 624 6976

Дополнительные образцы

В течение последних нескольких лет Лаборатория геномных наук в штате Северная Каролина предоставляла высококачественные и недорогие услуги по секвенированию школам в рамках программы SEA-PHAGES, которые хотят секвенировать дополнительные геномы помимо тех, которые предусмотрены программой.Свяжитесь с Энди Балтцегаром по адресу [email protected] для получения информации о ценах и деталях.

Архивирование образцов

Обратите внимание, что образцы для архивации следует отправлять по тому же адресу, что и выше, поэтому, если вам удобно, вы можете отправлять образцы ДНК и архивировать образцы вместе в одном ящике.

Библиотека фагов хочет прояснить эффекты бактериофага

Бактериальные инфекции становятся все более устойчивыми к антибиотикам.Батериофаги могут предложить альтернативу. TU Delft Phage Library проводит инвентаризацию.

В Европе 33 000 человек ежегодно умирают от инфекций устойчивых бактерий. Эксперты считают, что к 2050 году во всем мире ежегодно от бактериальных инфекций будет умирать 10 миллионов человек. Итак, срочно нужны альтернативные способы лечения бактериальных инфекций. Но насколько эффективны эти бактериофаги? И какие побочные эффекты?

Библиотека фагов Делфтского университета (Фагенбанк) является инициативой микробиолога доктора Стэна Браунса (факультет прикладных наук).Он работает над созданием бактериофагов как альтернативы антибиотикам.

Что такое бактериофаги?

Бактериофаги — это вирусы, которые атакуют и убивают бактерии. Окунитесь на мгновение в микромир. Вокруг вас витают бактерии размером не более 1–3 микрометров. Среди них плавают сооружения в форме базуки, которые нащупывают добычу. Это бактериофаги, которые были естественными спутниками бактерий на протяжении миллиардов лет. Они развивались вместе.Поколение за поколением они превзошли оборону друг друга.

Таким образом, когда бактериофаг распознает подходящего хозяина, ствол базуки фиксируется на мембране бактерии. Это действие запускает механизм, который принудительно передает генетическое содержимое головы фага бактерии. Базука выбрасывает свой груз. Фаг может составлять только одну десятую размера своего хозяина, но он идеально подходит для своей единственной цели в жизни: заставить бактерию сделать как можно больше копий самой себя — фага.

«Это самые совершенные наномашины», — сказал Браунс во время интервью в здании AS спектрального цвета. «Эти машины в десятки или сотни раз сложнее, чем нынешнее состояние наших нанотехнологий».

И все же эти сложные наномашины имеют очень скромное происхождение. В основном они поступают из недр, канализации и очистных сооружений. Забавно думать, что замороженная и тщательно промаркированная коллекция в клинической библиотеке белых фагов имеет такое резкое происхождение.

Куриный брюшной тиф

Около 100 лет назад английский бактериолог Фредерик Творт и французско-канадский Феликс д’Эрелль обнаружили антибактериальный эффект некоторых веществ. Они наблюдали эффект «невидимого микроба-антагониста из дизентерийной палочки». В начале 1919 года д’Эрелль выделил бактериофаги из фильтрата куриного помета. И он успешно применил его, чтобы вылечить куриный брюшной тиф. Его успех настолько укрепил его уверенность, что он решил выпустить бактериофаги и на людей.В августе 1919 года он использовал фаги, чтобы вылечить первого пациента от дизентерии, и за ним последовало еще много вылеченных пациентов.

Хотя в то время никто не знал, что такое бактериофаг (буквально: тот, который поедает бактерии), д’Эрелль был недалеко от своего описания «биологического организма, питающегося бактериями». Фактически, он был бы рад увидеть фотографии фагов, сделанные с помощью электронного микроскопа, как специализированные наномашины, охотящиеся на бактерии.

Всемирно известный центр фаговой терапии в Тбилиси, который посетил сам д’Эрелль, был куплен американской компанией.

Установить, что работает

История бактериофагов колебалась между надеждой и страхом, обещанием и скептицизмом, но в последнее время, похоже, преобладает любопытство. «Мы хотим развеять подозрения врачей», — говорит Браунс о своей библиотеке фагов. «Мы хотим установить, что работает, а что нет. И каковы риски ».

«Мы работаем над сбором фагов против 15 наиболее устойчивых бактерий», — говорит Браунс. Это означает культивирование фагов в бактериальных колониях и фильтрацию фагов из раствора.Фаги хранятся в маленьких пузырьках в морозильной камере, каждая крышка аккуратно промаркирована уникальным кодом.

Эффективность фагов против роста бактерий регистрируется в матрице фагов против бактерий. Зеленый цвет означает, что фаги побеждают (и убивают бактерии), желтый означает снижение роста, а белый — отсутствие заметного эффекта. Таким образом, команда систематически накапливает знания о том, какой фаг эффективен против каких бактерий.

Микробиолог Браунс ожидает наилучших результатов от отбора образцов.Это подразумевает взятие образца инфекции и определение бактерий по ее ДНК. Как только это станет известно, в базе данных могут быть найдены подходящие бактериофаги. Они будут извлечены из морозильника, размножены и применены к пациенту.

Однако такой целевой подход противоречит принципу двойного слепого клинического теста, когда все пациенты, за исключением тех, кто принимает плацебо, получают одно и то же лекарство. Вместо этого в этом клиническом испытании будет представлен широкий выбор фагов, которые проявили активность против Pseudomonas. <<

Fagenbank — это особая инициатива, финансируемая за счет пожертвований. Стартовая субсидия в размере 144 000 евро из Фонда Делфтского университета позволила начать сбор. Это позволило Браунсу нанять аналитика на 2,5 года. Для дальнейшего исследования Браунс рассчитывает получить дополнительное финансирование.

fagenbank.nl

Бактериофаги могут играть роль в задержке роста у детей… и могут помочь в ее лечении | Отдел новостей

Новое исследование, возглавляемое Университетом Макгилла, показало, что бактериофаги (вирусы, заражающие бактерии), обнаруженные в кишечном тракте детей, могут играть роль в задержке роста у детей, что является серьезным препятствием для роста, которым страдают 22% детей в возрасте до пяти лет. вокруг света.

Исследование, опубликованное сегодня в журнале Cell Host & Microbe , также предполагает, что, поскольку они влияют на численность и разнообразие бактериальных сообществ в желудочно-кишечном тракте, эти вирусы также могут быть использованы для улучшения здоровья. Исследователи полагают, что эта работа дает надежду на разработку новых экономически эффективных методов лечения для групп населения, в которых меры по питанию, доказавшие свою эффективность, трудно реализовать и сохранить в уязвимых группах населения.

Фаги, бактерии и задержка роста

Более ранние исследования предположили, что микробиом кишечника может играть роль в задержке роста, показав, что у детей с задержкой роста увеличивается количество болезнетворных бактерий, живущих в их желудочно-кишечном тракте, связанных с нарушением пищеварительной и абсорбционной функций.

Но хотя многие исследования были сосредоточены на бактериях, присутствующих в нашем кишечнике, и их влиянии на здоровье человека, до сих пор мало внимания уделялось другим очень распространенным обитателям нашего желудочно-кишечного тракта — бактериофагам.

«Фаги или бактериофаги, являющиеся бактериальными вирусами, естественным образом встречаются в любой среде, где встречаются бактерии, и кишечник человека не является исключением», — говорит Корин Морис, доцент кафедры микробиологии и иммунологии Макгилла и старший автор книги. новое исследование.«Поскольку фагов так же много, как и их хозяев, они могут участвовать в их регуляции разными способами, убивая определенные бактерии, передавая им, например, гены вирулентности или устойчивости к антибиотикам, но в настоящее время у нас нет четкого понимания того, что они делать и как они это делают. Это довольно новая и захватывающая область исследований ».

Отдельные вирусы у здоровых детей и детей с задержкой роста

Чтобы понять, как эти вирусы могут играть роль в задержке роста, команда Мориса в сотрудничестве с Международным центром исследований диарейных заболеваний в Бангладеш собрала образцы фекалий у 30 детей с задержкой роста и 30 неродственных детей с задержкой роста в возрасте от 14 до 38 месяцев.

Используя комбинацию микроскопии, секвенирования рибосомных генов и метагеномики, они смогли определить, что фаги, обнаруженные в кишечнике не низкорослых и низкорослых детей, различаются. Более того, когда кишечные бактерии детей с задержкой роста подвергались воздействию фагов из кишечника детей с задержкой роста in vitro , они обнаружили, что «плохие» бактерии, предположительно участвующие в задержке роста, размножаются.

«Показав, что фаги могут изменить бактериальное сообщество у детей в возрасте от 14 до 23 месяцев, наша работа показывает потенциал фагов для восстановления кишечного бактериального сообщества при задержке роста», — говорит Мохаммадали Хан Мирзаи, бывший докторант лаборатории Мориса и первый автор нового исследования.

«Задержка в росте имеет последствия на всю жизнь (здоровье / социально-экономические) и может передаваться от матери к ребенку», — говорит Морис, который также является канадским руководителем исследований в области физиологии кишечных микробов и научным сотрудником CIFAR Azrieli Global. «Если фаги могут изменять бактериальные сообщества определенным образом и в долгосрочной перспективе во время развития ребенка, это может быть дешевое лечение без риска устойчивости к антибиотикам».

Хотя результаты теперь необходимо подтвердить на более крупном образце и на животных моделях, Морис говорит, что, понимая взаимодействия между бактериями и вирусами в кишечнике человека, мы сможем однажды манипулировать ими для улучшения здоровья человека.

Image caption : Бактериофаги — это вирусы, которые специфически заражают бактерии.
кредит: iStock / Getty Images Plus

---

«Бактериофаги, выделенные у детей с задержкой роста, могут регулировать бактериальные сообщества кишечника в зависимости от возраста» Мохаммадали Хан Мирзаи, Аник Ашфак Хан, Пракаш Гош, Зофия Э. Тарану, Мария Тагуэр, Джинлонг Ру, Раджашри Чоудхури, Лиамун Денгабери , Динеш Мондал и Коринн Ф. Морис была опубликована в Cell Host & Microbe .

Это исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс и Канадской программой кафедры исследований.

Об университете Макгилла

Университет Макгилла, основанный в Монреале, Квебек, в 1821 году, является одним из ведущих медицинских докторантов в Канаде. Макгилл неизменно входит в число лучших университетов как на национальном, так и на международном уровне. Это всемирно известное высшее учебное заведение с исследовательской деятельностью, охватывающей два кампуса, 11 факультетов, 13 профессиональных школ, 300 программ обучения и более 40 000 студентов, в том числе более 10 200 аспирантов.McGill привлекает студентов из более чем 150 стран по всему миру, 12 800 иностранных студентов составляют 31% от общего числа студентов. Более половины студентов McGill заявляют о своем родном языке, отличном от английского, в том числе примерно 19% наших студентов считают французский своим родным языком.

Adaptive Phage Therapeutics — Устойчивость развивается. Мы адаптируемся.

Учить больше Учить больше Сотрудничество с Mayo Clinic Adaptive Phage Therapeutics заключает соглашение с Mayo Clinic о коммерциализации теста на чувствительность к фагам Учить больше Учить больше Прецизионная терапия супербактерий Adaptive Phage Therapeutics, Inc.(APT) — это компания, работающая на клинической стадии, основанная для обеспечения эффективного терапевтического ответа на глобальный рост патогенных бактерий с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ). Учить больше Учить больше История успеха В 2016 году подход APT достиг первого успеха на людях, спасая тяжелобольного пациента с МЛУ-инфекцией: Тома Паттерсона, выжившего пациента с множественной лекарственной устойчивостью Acinetobacter baumannii. Учить больше Фаги самые плодовитые бактериальные убийцы на Земле Смотреть видео Учить больше PhageBank

PhageBank — это большая и динамично растущая коллекция фагов, которые атакуют определенные целевые бактерии.

Узнать больше

Устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) — всемирный кризис, вызванный продолжающейся эволюцией бактерий

APT PhageBank уникальным образом адаптируется по спектру покрытия для преодоления возникающей бактериальной устойчивости.Наш подход направлен на борьбу с наиболее серьезными инфекциями сегодняшнего и завтрашнего дня.

Снижение эффективности

антибиотиков

Срок полезного использования новых антибиотиков снизился из-за появления резистентности бактерий. Этот цикл введения нового лекарства только для того, чтобы у бактерий развилась устойчивость, — это паттерн, который постоянно расширяющийся APT PhageBank ™ призван разрушить.

На этом графике показано появление новых классов антибиотиков и появление устойчивости к этим лекарствам:

Мыслить за пределами цикла сопротивления:

Точная терапия супербактерий

Adaptive Phage Therapeutics (APT) — это клиническая компания, основанная для обеспечения эффективного терапевтического ответа на глобальный рост патогенных бактерий с множественной лекарственной устойчивостью (MDR).

Подход

APT дает нам уникальную возможность адаптироваться к появлению в будущем устойчивых к антибиотикам супербактерий. Прецизионная нацеленная, генетически проверенная и высокоочищенная коллекция фагов нашего PhageBank динамично расширяется в ответ на появление новых штаммов бактериальных супербактерий.

APT признан лидером в области биотехнологий

«Компания, за которой стоит следить»
2020, руководитель наук о жизни

«1% лучших стартапов мира»
2020, Глобальная конференция Startup Grind

«Новая компания года в области наук о жизни»
2020, Технологический совет Мэриленда

«Одна из пяти биотехнологических компаний, за которыми стоит следить в 2020 году»
2020, BiotechNews

«Финалист« Развивающийся бизнес года »
2019, Палата округа Монтгомери

«Стартап 2019 года, который изменит правила игры»
2019, CB Insights

История успеха

В 2016 году подход APT достиг первого успеха на людях, спасая тяжелобольного пациента с МЛУ-инфекцией: Тома Паттерсона, выжившего после лечения Acinetobacter baumannii с множественной лекарственной устойчивостью.

APT в новостях

• Adaptive Phage Therapeutics получает статус орфанного лекарства

  Adaptive Phage Therapeutics (APT) объявляет, что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предоставило компании статус орфанного препарата для лечения инфекций протезных суставов с использованием PhageBank ™. Дано обозначение орфанного препарата […]

• APT названа новой компанией года в области наук о жизни в 2020 году

  Технический совет Мэриленда (MTC), крупнейшая торговая ассоциация Мэриленда в области технологий и наук о жизни, объявил победителей 32-й ежегодной отраслевой премии.Из-за COVID-19 ассоциация превратилась в виртуальную прямую трансляцию на […]

• APT получает награду Министерства обороны США за разработку вакцины против COVID-19

  ГАЙТЕРСБУРГ, Мэриленд, 19 августа 2020 г. — Adaptive Phage Therapeutics (APT), биотехнологическая компания клинической стадии, специализирующаяся на лечении глобального роста бактериальных и вирусных инфекционных заболеваний. болезней, сегодня объявлено, что Министерство обороны (DoD) присвоило APT […]

AgriLife Research разрабатывает лечение болезни Пирса | AgriLife сегодня

Исследование Texas A&M AgriLife Research привело к открытию первого лечебного и профилактического средства бактериофага против патогена Xylella fastidiosa, вызывающего смертельную болезнь Пирса у виноградных лоз.

В команду Texas A&M AgriLife Research в Центре фаговых технологий в Колледж-Стейшн входят (слева направо) Мэй Лю, доктор философии, Ри Янг, доктор философии, Карлос Гонсалес, доктор философии, и Джейсон Гилл, доктор философии. .D. (Фото Texas A&M AgriLife)

Бактериофаговая терапия — это точное лечение бактериальных инфекций с использованием вирусов, которые только заражают и убивают бактерии. Бактериофаги считаются многообещающей альтернативой антибиотикам для лечения инфекций у людей, животных и растений.

Работу по разработке бактериофагового лечения болезни Пирса возглавлял Карлос Гонсалес, доктор философии, Техасский колледж сельского хозяйства и наук о жизни, профессор патологии растений и микробиологии, и член Техасского центра фаговых технологий A&M AgriLife в г. сотрудничество с Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd.

Средство было одобрено Агентством по охране окружающей среды США, EPA, под коммерческим названием XylPhi-PD, зарегистрировано в Калифорнийском департаменте регулирования пестицидов, CDPR, и одобрено для использования в органическом производстве Институтом обзора органических материалов, OMRI.В настоящее время продукт продается в США дочерней компанией Otsuka A&P Inphatec, LLC.

«Разработка этого первого в истории препарата бактериофага для лечения болезни Пирса — важный шаг для сельскохозяйственной отрасли», — сказал Гонсалес. «Мы доказали, что можем разработать лекарство, произвести продукт и запустить его в крупномасштабное производство, а также разработать его до такой степени, чтобы он был одобрен Агентством по охране окружающей среды для лечения болезни Пирса».

О болезни Пирса

Виноградная лоза инфицирована болезнью Пирса (фото Карлоса Гонсалеса, доктора философии).D.)

Болезнь Пирса — проблема виноградников в США и некоторых странах Европы.

Насекомые, такие как снайперы, которые питаются соком виноградной лозы, заражают растение патогеном и распространяют болезнь от одной лозы к другой. В теплом и засушливом климате в таких местах, как Калифорния, болезнь Пирса эффективно распространяется, нанося крупномасштабный ущерб.

XylPhi-PD — это инъекционный препарат, направленный на поражение сосудистой системы растения, помогая вылечить инфицированную виноградную лозу и останавливая ее распространение на окружающие виноградные лозы.

Обработка органических продуктов

Лист на виноградной лозе выражает симптомы болезни Пирса. (Фото Карлоса Гонсалеса, доктора философии)

Компания Otsuka Pharmaceutical стала партнером AgriLife Research в 2010 году для разработки препарата для лечения болезни Пирса с помощью бактериофагов.

«Разработка лечения бактериофагом была идеальной, потому что это органическое средство, которое работает, чтобы вылечить растение изнутри, а не пестицид, предназначенный для уничтожения насекомых-переносчиков патогена», — сказал Гонсалес.

Хотя инсектициды могут использоваться для борьбы с насекомыми-переносчиками болезни, эти вещества могут оказывать пагубное воздействие на нецелевых полезных насекомых, таких как медоносные пчелы.

Будущие применения для лечения бактериофагов

Техасский центр фаговых технологий A&M изучает методы лечения бактериофагами болезней пищевого происхождения и инфекций, устойчивых к антибиотикам, у животных и людей.

«Поскольку люди сталкиваются с устойчивостью к антибиотикам, мы ищем альтернативные методы лечения, а фаги являются одними из самых многообещающих новых технологий в медицине», — сказал Гонсалес.«Лечение бактериофагами также окажет большое влияние на устойчивость сельского хозяйства, поскольку они позволят нам внедрить более этичные методы и методы выращивания, которые полезны для растений и окружающей среды».

---

Исследования

• В конце сезона урожая 2020 года в Северной Калифорнии был проведен виртуальный день поля, чтобы поделиться важными данными об эффективности на ведущих виноградниках.

  No related posts.