Kuinka vietät faagin vuotta? Vaikka et ole koskaan kuullut näistä pienistä, bakteereja tappavista viruksista, olet varmasti tavannut ne. Miljoonat bakteriofaagit, tai faagit, ja vastaavat virukset esiintyvät planeetalla, ja monissa paikoissa ne jopa ylittävät paikalliset bakteerit.
Asiaan liittyvä sisältö
- Veritulpat, maksasolut ja lintuinfluenssa ovat yllättävän kauniita mikroskoopin alla
Faagit ovat erikoistuneet bakteerien tartuttamiseen ja geenien vaihtamiseen, jotta ne voivat käyttää isäntiään replikoitumaan. Eri muodoissaan faagit ohjaavat lopulta biologisia prosesseja kehon sisällä ja ekosysteemien yli. Nyt, vuosisata heidän löytönsä jälkeen, on vielä paljon opittavaa näistä pienistä olennoista ja niiden houkuttelevista mahdollisuuksista - esimerkiksi kuinka suunnitella tekniset faagivirukset, jotka voivat tappaa jopa kaikkein lääkekestävimmät bakteeri-infektiot.
San Diegon osavaltion yliopiston Forest Rohwer, Elämä meidän faagimaailmassa -kirjailija , selittää miksi hän haluaa maailman merkitsevän vuotta 2015 faagin vuodeksi:
Miksi juhlia faageja nyt?
On kulunut 100 vuotta, kun olemme todella tienneet näistä asioista. Sen mukaan, kuka haluat sanoa ensin löydetyt faagit, ensimmäinen melko konkreettinen esimerkki oli vuonna 1915. [Brittiläinen bakteriologi Frederick W. Tort hyvitetään yleensä keksinnöllä.] Ja nyt, sen jälkeen kun ihmisten määrä on todellinen hidastunut kentällä, sanoisin, että viimeisen kymmenen vuoden aikana on tapahtunut elpymistä. Ihmiset ymmärtävät, että nämä asiat ovat tärkeitä toimijoita ekosysteemeissä, mikrobien monipuolistamisessa ja geenien jakamisessa - kaikkialla. Joten voit todella olla mukana ja osallistua tällä alalla ja löytää uusia, suuria ja tärkeitä asioita. Biologin kannalta se on hauskaa.
Se, että he ovat niin kaikkialla läsnä olevia, on melkein hämmentävää.
Yhdessä millilitrassa merivettä on kuin 10 miljoonaa fagia ja niistä lähes 100 miljoonaa grammassa maaperää. Niitä todella on kaikkialla, käytännössä kaikessa, mitä voit ajatella, ja ne ovat uskomattoman erilaisia. Mutta ne ovat vain osa järjestelmää. Ne ovat useimmissa tapauksissa täysin vaarattomia. Itse asiassa he luultavasti auttavat meitä suurimmaksi osaksi.
Millaisia asioita he tekevät?
No, zombivertailu on oikein yhdelle käyttäytymiselle. Faagit menevät sisään ja tekevät DNA: staan osan bakteerien DNA: sta, ja se saa bakteerit usein tekemään erilaisia asioita kuin muuten olisi. Yksi hyvä tapa miettiä miten se toimii, on kuvitella symbioosia laajalle alueelle, taudinaiheuttajista vuorovaikutukseen. Kaikissa näissä tarkastelemissa järjestelmissä näyttää siltä, että geenit, jotka tekevät paikallisia mukautuksia, hankitaan siirron avulla. Esimerkiksi ihmisen suolistossa on tietty joukko bakteereja, jotka elävät kanssasi, mutta elämän aikana tapahtuu, että nämä bakteerit hankkivat geenejä [faageista], jotka voivat olla hyödyllisiä, haitallisia tai neutraaleja isäntä.
Joten tällä DNA: n vaihdolla voi olla valtava valikoima tuloksia?
Oikea. Se on tosiasiallisesti alue, jolla faagit voivat joskus olla haitallisia ihmisille, kun fagi kuljettaa sairautta aiheuttavia geenejä. Joten paljon patogeenejä esiintyy vain siksi, että bakteereissa, jotka eivät normaalisti ole patogeenejä, on faagin lisäämiä erilaisia geenejä. Luultavasti tunnetuin esimerkki on kolera, jossa he todella tietävät hyvin, kuinka faagi aiheuttaa kyseisen taudin. Se tapahtuu myös monien E. coli -kantojen kanssa, jotka aiheuttavat ruokamyrkytystä.
Elämä faagimaailmassa
OstaaEntä hyödyllinen puoli?
Jos katsot koralliriutta, sinulla on käytännössä samantyyppisiä bakteereita, jotka liittyvät riuttaan. Mutta sitten näet eri paikoissa, on saatu erilaisia geenejä, jotka antavat bakteereille mukautua paikallisiin olosuhteisiin. Ja siinä tapauksessa se on hyvä asia, mikäli riutan yleistä terveyttä edistetään. Toinen puoli on vain tappaa bakteereja, koska se on heidän ruuansa. Se on todella toinen tärkein asia, mitä he tekevät.
Kuinka tämä bakteeri-salamurha voi toimia tautien torjumiseksi?
Se on ollut ajatus 100 vuotta. Alun perin ihmiset ajattelivat löytäneensä taianomaisen luodin, mikrobit tappamaan mikrobit. Mutta sitten aloimme käyttää antibiootteja, ja suurin osa niistä on mitä me edelleen käytämme. Paikat, joissa he voivat käyttää faagiterapiaa paljon, olisivat Venäjällä tai Puolassa. Mutta länsimaassa on olemassa liikettä käyttää niitä uudelleen, etenkin kun monista bakteereista on tullut resistenttejä antibiooteille.
Miksi heidän potentiaalinsa torjua tauteja on niin suuri?
On olemassa muutamia etuja. Antibiootit tappavat periaatteessa kaikki bakteerit tai suuren osan niistä, ja et halua sitä monissa tapauksissa. Et halua tappaa kaikkia suolistossa olevia bakteereja joka kerta, kun sinulla on tämä infektio. Siksi faagit ovat niin mielenkiintoisia: Ne kohdistuvat ja metsästävät tiettyä patogeenikantaa. Lisäksi yhdestä faagista tulee miljoona parissa tunnissa. Antibiootti ei koskaan monistu, sinun on jatkettava niiden laittamista kehoosi. Mutta faagien kanssa, jos kohdebakteerit ovat siellä, se houkuttelee enemmän näistä asioista, jotka tappavat sen, mitä toivotkin. Ja sitten, kun kohdebakteerit ovat poissa, myös siitä syövät faagit tulisi poistua.
Voimmeko luoda faageja keinotekoisesti, jotta ne kohdistuvat tarkalleen vahingollisiin bakteereihin, joita olemme seuraamassa?
Joo. Mielestäni niiden eristämisellä monista luonnon erilaisista faageista on hiukan surkea historia - joskus se toimii, joskus ei - ja sääntelyn näkökulmasta, joka tulee aina olemaan hieman luonnosteltava. Uskon, että synteesi on tapa, jonka aiomme mennä. Olemme suunnitelleet heitä jo jonkin aikaa, 1970-luvulta lähtien tai ehkä jopa aikaisemmin, ja tiedämme niistä melko vähän. Voit vain ottaa tietyn osan DNA: ta, lisätä sen koeputkeen, jossa on proteiiniosat, jotka muodostavat faagin, ja saat siitä elinkykyisen faagin. DNA käynnistää elinkelpoisen faagin luomisen, joten se on todella eräänlainen maaginen nanomake.
Se kuulostaa ihanteelliselta, joten mikä on uusien faagikäsittelyjen holdupi?
Vietämme satoja miljoonia dollareita kehittämään antibioottia. Toistaiseksi ei todellakaan ole ollut sellaista investointia, jota tarvitset kehittämään faagit sellaiselle tasolle, jolla useimmilla meistä olisi mukava käyttää niitä. Jos minulla on bakteeri-infektio, aion edelleen käyttää antibiootteja tällä hetkellä.
Kuinka paljon meidän on vielä opittava vuosisadan faagitutkimuksen jälkeen?
Tiedämme paljon joihinkin niistä, koska he olivat työkaluja, joilla kehitettiin molekyylibiologiaa, selvitettiin, miten DNA toimii ja todella opitaan tutkimaan asioita molekyylitasolla. Joten siinä tapauksessa me tiedämme paljon. Ympäristössä tapahtuvan suhteen tiedämme erittäin laajoin aivohalvauksin, millaisia asioita he tekevät, mutta ihmisen kehossa tapahtuvan tapahtuman yksityiskohdista tiedämme hyvin vähän.
Heidän geneettinen monimuotoisuus, joka on enimmäkseen tuntematon, on uskomaton. Voimme sanoa, että useimmilla aloilla emme tiedä mitä tietty geeni tekee, mutta ainakin olemme nähneet sen aiemmin. Faagikappaleiden avulla voit mennä mihin tahansa ympäristöön, jonka haluat valita, ja suurimpaan osaan niiden kantamista geeneistä, ehkä 80 prosenttia, emme vain tiedä mitään niistä geeneistä, mutta emme ole koskaan edes nähneet niitä aikaisemmin. Se on tässä vaiheessa alkava tiede, ja uusia löytöjä on tekeillä jatkuvasti. Se on yksi niistä paikoista, joihin kuka tahansa voi mennä, ja sinulle on periaatteessa taattu löytää jotain hienoa.
