"کتابخانه" ویروس های کشنده باکتری: مهار قدرت فاژها

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Andrew Zinin

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

تخمین زده می شود که 38 تریلیون باکتری در بدن انسان زندگی می کنند و تنها بخش کوچکی از آنها برای سلامتی ما مضر هستند. با این حال، موارد مضر می توانند باعث بیماری جدی شوند، به خصوص زمانی که مقاومت آنها در برابر آنتی بیوتیک ها ایجاد شود.

برای غلبه بر مقاومت دارویی و مبارزه با عفونت‌های شدید و سخت‌گیر، محققان به سراغ نوعی ویروس می‌روند که در طبیعت یافت می‌شود و تنها باکتری‌ها را آلوده می‌کند: باکتریوفاژها یا به اختصار «فاژها».

تیمی از محققان دانشکده پزشکی دانشگاه کلرادو آنشوتز در 15 سال گذشته صرف جمع آوری کتابخانه ای از فاژها کرده اند تا باکتری های سرسختی را که به طور طبیعی در روده ها زندگی می کنند، هدف قرار دهند.

دکتر برک دوئرکوپ، دانشیار دپارتمان ایمونولوژی و میکروبیولوژی، می‌گوید: «فاژها در طول دهه‌ها به‌عنوان ابزاری برای درک زیست‌شناسی مولکولی مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما به دلیل افزایش شیوع عفونت‌های باکتریایی مقاوم به آنتی‌بیوتیک، علاقه دوباره به آن‌ها افزایش یافته است. ما می‌توانیم ویروس‌ها را در برابر عفونت‌هایی که درمان آن‌ها دشوار است، جدا کنیم و برخی از ویروس‌ها به راحتی باکتری‌ها را از بین می‌برند.»

درست مانند سلول های انسانی، سلول های باکتریایی نیز می توانند توسط ویروس ها آلوده شوند. Duerkop می‌گوید تقریبا همه باکتری‌ها ویروس‌هایی دارند که آنها را آلوده می‌کنند، بنابراین فاژها عملا در هر محیطی که باکتری‌ها زندگی می‌کنند یافت می‌شوند. ویروس ها عموما موجودات زنده محسوب نمی شوند، اما حاوی مواد ژنتیکی (DNA یا RNA) هستند و می توانند از سلول های میزبان برای ساختن کپی از خود استفاده کنند.

طبق گفته موسسه ملی تحقیقات ژنوم انسانی، در سلول‌های انسانی، یک ویروس با اتصال به گیرنده‌ای روی سطح سلول، به داخل سلول میزبان نفوذ می‌کند، دقیقا مانند کلیدی که قفل در را باز می‌کند. پس از داخل شدن، DNA یا RNA از ذرات ویروس، عملکرد سلولی را بر عهده می گیرد و از مواد موجود در سلول برای ایجاد ذرات ویروس بیشتری استفاده می کند، که سپس می تواند سلول های دیگر را آلوده کند. ویروس ها فعالیت سلول را مختل می کنند و به سلول های میزبان خود آسیب می رسانند و گاهی اوقات آنها را می کشند.

فاژها می توانند سوراخ هایی را از طریق دیواره های سلولی ایجاد کنند و مواد ژنتیکی را مستقیما به سلول های باکتری تزریق کنند. نکته مهم این است که فاژها نمی توانند سلول های انسانی را آلوده کنند، اما می توانند آسیب مشابهی را در داخل سلول های باکتریایی ایجاد کنند که سایر ویروس ها در سلول های انسانی انجام می دهند.

گروه تحقیقاتی Duerkop فاژها را پیدا کرده و جداسازی می‌کند تا بررسی کند که چگونه باکتری‌ها را می‌کشند، چگونه باکتری‌ها ممکن است در برابر آنها مقاوم شوند و چگونه می‌توان فاژها را با داروهای مورد تایید FDA برای درمان افراد مبتلا به عفونت‌های باکتریایی جدی ترکیب کرد.

این محققان به ویژه به باکتری های مقاوم به درمان علاقه مند هستند. آنها در درجه اول Enterococcus faecalis و Enterococcus faecium را مطالعه می کنند، دو گونه باکتریایی بسیار مقاوم به دارو که به طور معمول بدون ایجاد مشکل در روده انسان زندگی می کنند، اما می توانند باعث عفونت های شدید، به ویژه در افراد با ایمنی ضعیف شوند.

سایر باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک، از جمله پاتوژن های نوظهور مانند Enterobacter hormaechei و Klebsiella oxytoca، نیز توجه تیم را برانگیخته اند.

برای یافتن فاژهای مناسب، این تیم ویروس‌ها را از فاضلاب تصفیه‌نشده جمع‌آوری می‌کند که حاوی این و سایر انواع باکتری‌هایی است که میکروبیوم روده را می‌سازند. محققان پس از افشای باکتری‌هایی که می‌خواهند هدفشان را در معرض فاضلاب قرار دهند، باکتری‌ها را در صفحات آگار (معروف به چمن‌های باکتریایی) رشد می‌دهند. آنها کمی صبر می کنند، سپس فاژها را مستقیما از پلاک های گردی که در چمن های باکتریایی تشکیل می شوند، استخراج می کنند.

از آنجا، تیم از یک سانتریفیوژ برای خالص‌سازی نمونه‌های فاژ استفاده می‌کند و فاژها را در بافرهایی در یخچال ذخیره می‌کند، جایی که پایدار هستند و ماندگاری طولانی دارند.

Duerkop می‌گوید که قصد دارد فاژهای مختلفی را در دسترس نگه دارد که می‌توانند باکتری‌های مورد علاقه تیم او را آلوده کنند. تیم او در حال حاضر بیش از 30 ویروس مختلف دارد که باکتری‌های انتروکوک و تقریبا 15 تا 20 ویروس انتروباکتر و کلبسیلا را آلوده می‌کنند.

Duerkop می گوید: «ایده ایجاد یک کتابخانه این است که شما کمی تنوع می خواهید. "هر فاژی هر نوع باکتری را آلوده نمی کند. آنها بسیار خاص هستند." فاژها می توانند به طور گسترده ای سویه های یک گونه باکتری خاص را آلوده کنند یا برای یک سویه خاص باشند و آنها را بسیار دقیق کند.

فاژها به عنوان یک درمان برای این نوع عفونت ها امیدوار کننده هستند. آنها را می توان با آنتی بیوتیک های استاندارد ترکیب کرد و به صورت خوراکی یا مستقیما از طریق IV وارد جریان خون کرد، به خصوص اگر بیمار عفونت خون (سپتی سمی) داشته باشد. فاژها حتی به صورت موضعی برای درمان سوختگی های عفونی و سایر آسیب های پوستی استفاده می شوند.

فاژها درمان کننده نیستند و باکتری ها می توانند در برابر خود فاژها مقاومت ایجاد کنند، اما زمانی که آنتی بیوتیک های سنتی به تنهایی کار نمی کنند، می توانند گزینه موثری باشند. Duerkop می‌گوید که عفونت‌های باکتریایی مقاوم به آنتی‌بیوتیک به این زودی‌ها از بین نمی‌روند، بنابراین ادامه تحقیق در مورد آنچه فاژها می‌توانند انجام دهند ضروری است.

Duerkop می‌گوید: «ضروری است که راه‌های خلاقانه برای استفاده از فاژها در ترکیب با آنتی‌بیوتیک‌ها برای هدف قرار دادن باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک را بررسی کنیم».

"ما تازه شروع به خراشیدن سطح روی تنوع فاژهایی که پتانسیل درمانی دارند، داریم. با ادامه مطالعه زیست شناسی این فاژها، می خواهیم درباره دنیای طبیعی خود و نقش فاژها در آن اطلاعات بیشتری کسب کنیم."

ارائه شده توسط دانشکده پزشکی دانشگاه کلرادو

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →