Ανακάλυψη, ανίχνευση και εφαρμογές – Microbe Online

1
Ανακάλυψη, ανίχνευση και εφαρμογές – Microbe Online

Οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί που μολύνουν βακτήρια και αρχαία. Έχουν μια απλή δομή με γενετικά υλικά καλυμμένα με πρωτεϊνικό κάλυμμα, ακριβώς όπως οι τυπικοί ιοί. Οι βακτηριοφάγοι έχουν γίνει πρόσφατα αντικείμενο εκμετάλλευσης για διάφορους σκοπούς, προκαλώντας εντατική έρευνα για την κατανόησή τους.

Βακτηριοφάγος
Διάγραμμα του βακτηριοφάγου Τ4. Πηγή; Το ιστολόγιο του φάγου

Ιστορία των επιστημόνων που ανακαλύπτουν βακτηριοφάγους

Οι βακτηριοφάγοι ανακαλύφθηκαν το 1915 από τον William Twort και η ικανότητά τους να σκοτώνουν τα βακτήρια βρέθηκε το 1917 από τον Felix d’Herelle. Αυτοί οι ιοί αγνοήθηκαν εντελώς στο δυτικό ημισφαίριο μετά την ανακάλυψη αντιβιοτικών. Οι φάγοι φάνηκε να είναι λιγότερο αποτελεσματικοί και χρονοβόροι στην παρασκευή τους σε σύγκριση με τα αντιβιοτικά. Η έρευνα και η χρήση βακτηριοφάγων συνεχίστηκαν σε ορισμένες χώρες εκείνη την εποχή, όπως η Γεωργία και άλλα μέλη της ΕΣΣΔ, όπου χρησιμοποιήθηκαν ως τυπική μορφή φαρμάκου για τη θεραπεία διαφόρων βακτηριακών ασθενειών.

Αυτή η ταραχώδης ανακάλυψη, ακολουθούμενη από απώλεια ενδιαφέροντος, οδήγησε σε μια αποσπασματική κατανόηση της βιολογίας των φάγων. Ωστόσο, αφού οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι φάγοι ελέγχουν πολλές πτυχές της Βακτηριακής/Αρχαϊκής βιολογικής εξέλιξης, τα πράγματα έπρεπε να αλλάξουν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έσχατη λύση για τη μικροβιακή αντοχή. Αυτές οι ανακαλύψεις έχουν προκαλέσει ανανεωμένο ενδιαφέρον για τους βακτηριοφάγους, ωθώντας πολλούς επιστήμονες να διεξάγουν εκτεταμένη και σε βάθος έρευνα για αυτούς τους οργανισμούς.

Αντιγραφή βακτηριοφάγου

Οι βακτηριοφάγοι έχουν δύο κύκλους αντιγραφής: Λυσογόνο και Λυτικό κύκλο. Στη λυσογονική διαδικασία, ο φάγος εισβάλλει σε ένα βακτήριο και στη συνέχεια ενσωματώνεται στο γονιδίωμα του ξενιστή, επιτρέποντας στον ξενιστή να επιβιώσει αλλά να φέρει το γονιδίωμά του. Οι βακτηριοφάγοι είναι επίσης γνωστοί ως προφάγοι όταν ενσωματωθούν στο γονιδίωμα του ξενιστή. Και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας λυτικής αντιγραφής, ένας φάγος προσκολλάται σε ένα ευαίσθητο βακτήριο ξενιστή, εισάγει το κυτταρόπλασμα του γενετικού υλικού του και κατασκευάζει τα πρωτεϊνικά του μόρια χρησιμοποιώντας τα ριβοσώματα του ξενιστή. Όταν οι ιικές πρωτεΐνες γίνονται πολύ πολλές και συγκεντρώνονται, προκαλούν ρήξη του κυττάρου ξενιστή και έτσι απελευθερώνονται στο εξωκυτταρικό περιβάλλον, έτοιμες να επιτεθούν στο επόμενο θήραμά τους.

Πού να βρείτε φάγους;

Οι φάγοι, όπως το «θήραμά» τους, υπάρχουν σχεδόν παντού. Η βασική αρχή είναι ότι η παρουσία βακτηρίων καθορίζει την παρουσία αυτών των ιών. Ως αποτέλεσμα, εάν κάποιος χρειάζεται να απομονώσει φάγο για ένα συγκεκριμένο βακτήριο, πρέπει να αναζητήσει μια τοποθεσία όπου τέτοια βακτήρια είναι κοινά. Για να μην αναφέρουμε ότι οι βακτηριοφάγοι είναι περισσότεροι από τα βακτήρια, και ένα μεμονωμένο βακτήριο μπορεί να είναι ευαίσθητο σε πολλούς τύπους φάγων.

Πώς να καλλιεργήσετε βακτηριοφάγους από το περιβάλλον

Δεδομένων των πληροφοριών που έχουμε μέχρι στιγμής, είναι σαφές ότι το περιβάλλον είναι η πιο πιθανή πηγή φάγων. Εάν θέλετε να απομονώσετε φάγους για οποιαδήποτε χρήση ή βακτήρια-ξενιστές, οι διαδικασίες είναι οι ίδιες, με μικρές διαφοροποιήσεις ανάλογα με τα χαρακτηριστικά ανάπτυξης των βακτηρίων. Ε. coli θα χρησιμοποιηθεί ως πρότυπος οργανισμός στην ακόλουθη διαδικασία, επομένως οι συνθήκες ανάπτυξης που αναφέρονται είναι συγκεκριμένες για αυτό το βακτήριο. Οι φάγοι μπορούν να απομονωθούν με δύο τρόπους: με και χωρίς προεμπλουτισμό δείγματος. Ο προ-εμπλουτισμός βοηθά στον πολλαπλασιασμό των φάγων, έτσι ώστε η παρουσία τους σε ένα δείγμα να ανιχνεύεται εύκολα (κάνουμε το ίδιο με τα βακτήρια, χρησιμοποιώντας μέσα ζωμού ως θρεπτικό συστατικό κατά την απομόνωση).

Διαδικασία

  1. Συλλογή δειγμάτων σε αποστειρωμένο δοχείο. (Συνιστώνται δείγματα λυμάτων για ΜΙ. coli και άλλα εντερικά βακτήρια.)
  2. Μεταφορά δειγμάτων ακολουθώντας μια τυπική διαδικασία.
  3. Φυγοκέντρηση και διήθηση δειγμάτων. (Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε φίλτρο σύριγγας ή φίλτρο διαμερίσματος/θάλαμου 0,22 μm)
  4. Εμπλουτισμός δείγματος (Προσθήκη ολονύκτιας βακτηριακής καλλιέργειας, Ε. coli καλλιέργεια υπό αυτή την έννοια) στο προφιλτραρισμένο δείγμα και επώαση σε αναδευτήρα επωαστήρα για 18-24 ώρες στις 170 σ.α.λ.
  5. Φυγοκέντρηση προεμπλουτισμένου δείγματος.
  6. Διήθηση του προ-εμπλουτισμένου δείγματος (ίδιο με το βήμα 3)
  7. Εντοπίστε το φιλτραρισμένο προ-εμπλουτισμένο δείγμα σε βακτηριακό γκαζόν. (Κατασκευάζεται με τη χρήση του μέθοδος άγαρ διπλής στρώσης)
  8. Επωάστε για 18-24 ώρες στους 37ºC.
  9. Παρατηρήστε τις πλάκες.

Σκεφτείτε την παρακάτω εικόνα: Τα AE/ED και AE/ED2 είναι θετικά δείγματα, ενώ τα υπόλοιπα είναι επιβλαβή. Εάν λάβετε διπλή κάθαρση, γνωστή και ως άλω πλάκας φάγου, αυτό οφείλεται στην επίδραση των ενζύμων που απελευθερώνονται από τους βακτηριοφάγους.

Ένα πιάτο με θετική και αρνητική δοκιμασία κηλίδας, με περιοχές με διαφανή έμπλαστρα που υποδεικνύουν δραστηριότητα βακτηριοφάγου σε ευαίσθητα βακτήρια-ξενιστές. Λήψη από τον Raphael Hans Lwesya στο Πανεπιστήμιο Makerere

Αυτή η διαδικασία είναι για την ανίχνευση βακτηριοφάγων σε ένα δείγμα. η πλάκα που βλέπετε θα μπορούσε να έχει προκληθεί από περισσότερους από έναν τύπους φάγων. Απαιτούνται μεμονωμένες απομονώσεις φάγων για καλύτερο χαρακτηρισμό του φάγου. Το διήθημα φάγου αραιώνεται σειριακά (Διαβάστε αυτό το άρθρο για τη δοκιμασία πλάκας) και η επιφάνεια χύνεται σε ένα στερεό μέσο για να δημιουργηθεί ένα διπλό στρώμα άγαρ κατά τη διάρκεια των σταδίων απομόνωσης.

* Αυτό είναι προαιρετικό, αλλά παράγει καλύτερα και πιο συνεπή αποτελέσματα.

Χρήσεις βακτηριοφάγων

Οι βακτηριοφάγοι, που θεωρούνται ασφαλείς για τον άνθρωπο, έχουν αποδοθεί σε διάφορες χρήσεις. Έχουν παραμείνει ένας από τους πιο ευρέως ευεργετικούς ιούς σήμερα, είτε μέσω της γενετικής μηχανικής είτε μέσω του φυσικού κύκλου ζωής τους. Οι βακτηριοφάγοι χρησιμοποιούνται με τους ακόλουθους τρόπους.

  • Παραγωγή εμβολίων
  • Χορήγηση φαρμάκου (ιδιαίτερα νηματώδεις φάγοι λόγω των μεγάλων μεγεθών τους)
  • Ως παράγοντας βιοδείκτη
  • Φαγοθεραπεία (για βακτηριακές ασθένειες)
  • Παρακολούθηση λοιμώξεων
  • Διάγνωση βακτηριακών ασθενειών
  • Απολύμανση επιφανειών

Και πολλοί άλλοι. Παρά το γεγονός ότι έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, ορισμένες από αυτές, ιδιαίτερα αυτές που περιλαμβάνουν θεραπεία, βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια ανάπτυξης και χρησιμοποιούνται μόνο σε επείγουσες περιπτώσεις όπου τα αντιβιοτικά έχουν αποτύχει.

ΕΝΑγια τον Συγγραφέα

Ο Raphael Hans Lwesya είναι ένας νεαρός επιστήμονας, λάτρης των φάγων και παθιασμένος με την ανάπτυξη βακτηριοφάγων για εφαρμογή στην καταπολέμηση μεταδοτικών και μη μεταδοτικών ασθενειών. Είναι επίσης ο δημιουργός του Το blog Phage, ένας διαδικτυακός κόμβος για την παροχή ενημερώσεων τεχνολογίας φάγων και την πιθανή εναλλακτική λύση στη χρήση αντιβιοτικών. Ο Raphael διαπίστωσε ότι τα ραγδαία κρούσματα AMR τα τελευταία χρόνια προκαλούν ανησυχία, και ως εκ τούτου αποφάσισε να εμβαθύνει στις πολλά υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις των Αντιβιοτικών. Επικοινωνία LinkedIn, Κελάδημακαι Facebook

Schreibe einen Kommentar