Kako slavite Godinu faga? Čak i ako nikada niste čuli za ove sitne viruse koji ubijaju bakterije, sigurno ste se susreli s njima. Trilijuni bakteriofaga, ili faga i sličnih virusa postoje na planeti, a na mnogim mjestima čak i nadmašuju lokalne bakterije.
Povezani sadržaj
- Krvni ugrušci, stanice jetre i ptičja gripa iznenađujuće su lijepi pod mikroskopom
Fagovi su se specijalizirali za zarazu bakterija i razmjenu gena tako da mogu koristiti svoje domaćine za umnožavanje. U različitim oblicima fagi na kraju pokreću biološke procese unutar tijela i u ekosustavima. Sada, stoljeće nakon njihovog otkrića, ima još puno toga za naučiti o tim sitnim stvorenjima i njihovim mučnim mogućnostima - poput dizajniranja inženjerskih fago virusa koji mogu ubiti čak i većinu bakterijskih infekcija otpornih na lijekove.
Forest Rohwer sa Sveučilišta Državnog univerziteta San Diego, koautor knjige „ Život u našem fagičnom svijetu“, objašnjava zašto želi da svijet obilježi 2015. kao godinu faga:
Zašto sada slaviti fage?
Prošlo je 100 godina kada smo stvarno znali za te stvari. Ovisno o točno kome želite reći prvi otkriveni fagi, prvi prilično konkretan primjer bio je 1915. [Otkriće je uglavnom zasluženo britanski bakteriolog Frederick W. Tort.] I sada, nakon stvarnog usporavanja broja ljudi u polje, rekao bih da je došlo do ponovnog uspona u posljednjih desetak godina. Ljudi prepoznaju da su te stvari glavni igrači u ekosustavima, raznolikost mikroba, dijeljenje gena - i to posvuda. Na taj se način stvarno možete uključiti i pridonijeti na ovom polju i otkriti neke nove, velike i važne stvari. S gledišta biologa, to je jako zabavno.
Činjenica da su toliko sveprisutni gotovo je malo neuredno.
U jednom mililitru morske vode postoji 10 milijuna faga, a gotovo 100 milijuna njih u gramu tla. Oni su zaista svugdje, u osnovi svega što se možete sjetiti, i nevjerojatno su raznoliki. Ali oni su samo dio sustava. Oni su za nas potpuno bezopasni, u većini slučajeva. Zapravo, vjerojatno nam pomažu većim dijelom.
Kakve se stvari rade?
Pa, zombi usporedba je ispravna za jedno ponašanje. Fagi ulaze i oni čine svoj DNK dio bakterije DNK, a to bakterije često čini drugačije nego što bi inače imali. Jedan dobar način razmišljanja o tome kako to djeluje je zamišljanje simbioze u širokom rasponu, od patogena do međusobnog. U bilo kojem takvom sustavu koji gledate, izgleda da se geni koji provode lokalne prilagodbe stječu prijenosom. Na primjer, u ljudskom crijevu imate određeni skup bakterija koje žive s vama, ali ono što se događa tijekom života je da će te bakterije steći gene [iz faga] koji mogu biti korisni, štetni ili neutralni za domaćin.
Dakle, ova izmjena DNK može imati ogroman raspon rezultata?
Pravo. To je zapravo područje na kojem fagi ponekad mogu biti štetni za ljude, kada fag nosi gene koji uzrokuju bolest. Toliko puno patogena postoji samo zato što bakterija koja obično nije patogen ima različite gene koje dodaje fag. Vjerojatno najpoznatiji primjer je kolera, gdje se stvarno dobro zna kako fag uzrokuje tu bolest. Također se događa s puno sojeva E. coli koji uzrokuju trovanje hranom.
Život u našem svijetu faga
KupitiŠto je s korisnom stranom?
Ako pogledate preko koraljnog grebena, u osnovi imate iste vrste bakterija povezanih s grebenom. Ali tada vidite na različitim mjestima, stečeni su različiti geni koji omogućuju bakterijama da se prilagode njihovim lokalnim uvjetima. I u tom je slučaju dobra stvar, što se tiče promocije cjelokupnog zdravlja grebena. Druga strana je samo ubijanje bakterija, jer je to njihov prehrambeni artikal. To je doista druga glavna stvar koju čine.
Kako ovo ubistvo bakterija može djelovati na ciljanje bolesti?
To je misao već 100 godina. Ljudi su u početku mislili da su pronašli čarobni metak, mikrobe koji bi ubili mikrobe. Ali tada smo počeli koristiti antibiotike, i najvećim dijelom to su oni koji i danas koristimo. Mjesta na kojima mogu puno koristiti fag terapiju bila bi u Rusiji ili Poljskoj. Ali postoji vrsta pokreta da se ponovo koristi u zapadnom svijetu, pogotovo jer su mnoge bakterije postale otporne na antibiotike.
Zašto je njihov potencijal borbe protiv bolesti toliko velik?
Postoji nekoliko prednosti. Antibiotici ubijaju sve bakterije, ili velik dio njih, i to ne želite u mnogim slučajevima. Ne želite ubiti sve bakterije u crijevima svaki put kada imate tu infekciju. Zato su fagovi toliko zanimljivi: Ciljaju i love određeni soj patogena. Također, jedan fag za milijun postane milijun. Antibiotik se nikada neće pojačati, morate ih nastaviti unositi u svoje tijelo. Ali s fagovima, ako su ciljane bakterije tamo, privući će više ovih stvari koje ga ubijaju, čemu se i vi nadate. A kad nestanu ciljane bakterije, nestali bi i fagovi koji se njime hrane.
Možemo li umjetno stvoriti fage tako da će ciljati upravo štetne bakterije koje tražimo?
Da. Mislim da njihovo izoliranje iz različitih faza u prirodi ima pomalo sumornu povijest - ponekad djeluje, ponekad ne - i s regulatornog stajališta koje će uvijek biti pomalo škakljivo. Vjerujem da je sinteza put kojim ćemo ići. Inženjerirali smo ih već duže vrijeme, još od 1970-ih ili možda čak i ranije, a o njima znamo prilično malo. Možete jednostavno uzeti određeni komad DNK, dodati ga u epruvetu koja sadrži dijelove proteina koji čine fag i iz toga ćete dobiti održiv fag. DNK inicira stvaranje održivog faga, tako da je doista vrsta čarobne nanomašine.
Zvuči idealno, pa kakvo je zadržavanje u novim tretmanima fagama?
Potrošimo stotine milijuna dolara razvijajući antibiotik. Do sada stvarno nije bilo takve vrste ulaganja koja bi vam trebala razviti fage do razine na kojoj bi se većini od nas bilo ugodno koristiti. Ako imam bakterijsku infekciju, još uvijek idem s antibioticima.
Koliko još moramo naučiti nakon stoljeća proučavanja faga?
O nekim od njih znamo mnogo jer su oni bili alati koji su korišteni za razvijanje molekularne biologije, otkrivanje načina funkcioniranja DNK i stvarno učenje kako proučavati stvari na molekularnoj razini. Tako da u tom slučaju znamo puno. Kad je riječ o onome što se događa u okolini, u vrlo širokim potezima znamo o kakvim se stvarima radi, ali o specifičnostima onoga što se događa, čak i u ljudskom tijelu, znamo vrlo malo.
Njihova genetska raznolikost, koja je uglavnom nepoznata, nevjerojatna je. U većini polja možemo reći da ne znamo o čemu se radi određeni gen, ali barem smo ga vidjeli i prije. S fagama možete ući u bilo koje okruženje koje želite odabrati, a većina gena koje oni nose, možda 80 posto, mi ne samo da ne znamo ništa o tim genima, već ih nikada nismo ni vidjeli. U ovom je trenutku to početna znanost i stalno se događaju nova otkrića. To je jedno od onih mjesta na koje bilo tko može otići, a zajamčeno vam je da ćete naći nešto cool.
