Фаги: кто
это такие?
Фаги: кто это такие?
Бактериофаги, или просто фаги — это вирусы, но не те, что вызывают заболевания у людей и животных. Напротив, они способны защищать от инфекций за счет того, что заражают и уничтожают исключительно бактерии.
Фаги окружают нас повсюду. Они обитают в почве, воде, в организме животных и человека. Всего на нашей планете их около 10³¹ — больше, чем звезд на небе!
«Пожиратели бактерий» — одна из возможных альтернатив антибиотикам в медицине и ветеринарии.
Эти вирусы можно использовать для защиты от бактериальных инфекций и регуляции микробиома в медицине и ветеринарии. НПЦ «Микромир» продвигает этот экологичный подход. Мы изучаем многогранный и интересный мир бактерий и фагов, создаем продукты для защиты здоровья людей и животных.
Интересные факты о фагах
Работают там, где не справляются антибиотики
Механизм действия бактериофагов отличается от антибиотиков, поэтому они способны уничтожать даже микроорганизмы с множественной лекарственной устойчивостью.
01
Действуют прицельно
Каждый фаг атакует бактерии одного вида или даже только определенные штаммы. За счет этого фаготерапия не нарушает, а, напротив, поддерживает нормальный микробиом.
02
Не причиняют вреда человеку и животным
При использовании в ветеринарии и сельском хозяйстве фаги не заражают клетки животных и не воздействуют на их организм. Они не сохраняются в мясе, молоке, яйцах и других продуктах.
03
Подходят для профилактики
В отличие от профилактического применения антибиотиков, усугубляющих проблему антибиотикорезистентности, использование фагов ничем не грозит.
04
Обитают повсюду
Везде, где живут бактерии, есть и фаги. Эти вирусы — не просто хищники, а естественные регуляторы микробных сообществ. В медицине и ветеринарии их можно использовать для регуляции микробиома.
05
Помогают ученым
Бактериофаги помогли сделать много важных открытий в биологии. Например, именно с помощью них узнали, что за наследственность отвечает ДНК. А еще их используют в генной инженерии в качестве векторов.
06
История бактериофагов
Бактериофаги были открыты намного раньше антибиотиков — в 1915 г. английским биологом Фредериком Туортом и повторно в 1917 г. французским микробиологом Феликсом д’Эреллем.
Буквально с момента открытия фаги начали активно применять для борьбы с инфекциями. Но в 1928 году был открыт пенициллин, настала эра антибиотиков, и о фаготерапии на Западе забыли. Ее продолжили использовать и развивать только в СССР.
Почему сейчас к ним снова растет интерес?
Сейчас врачи и ветеринары снова вспомнили о фагах, потому что нарастает проблема антибиотикорезистентности. Во многом она связана с бесконтрольным применением лекарств. Так, в 2014 году в Европе для лечения животных было использовано 8927 тонн антибиотиков, а для лечения людей -3821 тонна. Фаги могут стать более безопасной и экологичной альтернативой.
Бактериофаги в действии
Вирус прикрепляется к бактерии, используя то или иное соединение на поверхности клетки в качестве фагового рецептора.
Прикрепление (адсорбция)
Бактериофаг вводит свой генетический материал (РНК или ДНК) внутрь клетки.
Проникновение (пенетрация)
Вирус захватывает генетический аппарат клетки и заставляет ее синтезировать свой генетический материал и белки.
Размножение (репликация)
Из белков и генетического материала синтезируются новые полноценные вирусные частицы.
Созревание
Ферменты фага разрушают оболочку бактерии, и новые вирусы выходят вовне. Численность потомства может измеряться десятками и сотнями.
Разрушение бактерии (лизис)
Потомство вируса готово инфицировать новые бактерии. Фагопрепараты – это уникальные средства, которые сами увеличивают свою дозировку в очаге инфекции.
Цикл повторяется
В медицине и ветеринарии используют только вирулентные фаги, способные размножаться исключительно в литическом жизненном цикле.
Логическое завершение этого цикла – разрушение бактерии. Он состоит из шести основных этапов:
Механизм действия
Вирус прикрепляется к бактерии, используя то или иное соединение на поверхности клетки в качестве фагового рецептора.
Прикрепление (адсорбция)
Бактериофаг вводит свой генетический материал (РНК или ДНК) внутрь клетки.
Проникновение (пенетрация)
Вирус захватывает генетический аппарат клетки и заставляет ее синтезировать свой генетический материал и белки.
Размножение (репликация)
Из белков и генетического материала синтезируются новые полноценные вирусные частицы.
Созревание
Ферменты фага разрушают оболочку бактерии, и новые вирусы выходят вовне. Численность потомства может измеряться десятками и сотнями.
Разрушение бактерии (лизис)
Потомство вируса готово инфицировать новые бактерии. Фагопрепараты – это уникальные средства, которые сами увеличивают свою дозировку в очаге инфекции.
Цикл повторяется
Сферы применения фагов
В науке
Для исследований и генной инженерии
В медицине
Для борьбы с бактериальными инфекциями и регулирования микробиома
В ветеринарии и сельском хозяйстве
Для профилактики и лечения бактериальных инфекций
В пищевой промышленности
Для обработки сырья и продуктов, профилактики бактериального обсеменения
Частые вопросы о фагах
Сама природа фагов такова, что они способны заражать исключительно бактерии.
Бактериофаги совершенно не представляют опасности для клеток человека и животных. В отличие от антибиотиков, они не сохраняются в мясе, молоке, яйцах и других продуктах животноводства. Применение фагопрепаратов в сельском хозяйстве не накладывает ограничений на последующую реализацию продукции.
Бактериофаги совершенно не представляют опасности для клеток человека и животных. В отличие от антибиотиков, они не сохраняются в мясе, молоке, яйцах и других продуктах животноводства. Применение фагопрепаратов в сельском хозяйстве не накладывает ограничений на последующую реализацию продукции.
Фаги можно подобрать против любого патогенного микроорганизма, в том числе с резистентностью к антибиотикам и множественной лекарственной устойчивостью.
Очень избирательно. Бактериофаги поражают только бактерии определенного вида или лишь те или иные штаммы внутри вида. Если сравнить антибиотик узкого спектра действия и фаг широкого спектра, то бактериофаг всё равно окажется более избирательным. Это большой плюс: с помощью фаготерапии можно прицельно уничтожать опасные микроорганизмы и сохранять нормальный микробиом. В то же время, такая избирательность зачастую требует более персонализированного подхода.
Да, могут, и в природе это происходит регулярно. Между фагами и бактериями уже много миллионов лет идет «гонка вооружений». Но эта проблема решается проще, чем с устойчивостью к антибактериальным препаратам. Создавать новые антибиотики всё сложнее, а новые эффективные фаги можно найти в природе или даже искусственно вывести в лаборатории. Кроме того, использование комбинации сразу нескольких штаммов фагов против каждой бактерии позволяют свести к минимуму риск возникновения резистнентности.
Можно, и в отличие от профилактического применения антибиотиков, это не грозит никакими последствиями.
Да, такой подход часто практикуют. Между бактериофагами и антибактериальными препаратами нередко наблюдается синергия: они усиливают друг друга посредством разных механизмов.
Сама природа фагов такова, что они способны заражать исключительно бактерии.
Бактериофаги совершенно не представляют опасности для клеток человека и животных. В отличие от антибиотиков, они не сохраняются в мясе, молоке, яйцах и других продуктах животноводства. Применение фагопрепаратов в сельском хозяйстве не накладывает ограничений на последующую реализацию продукции.
Бактериофаги совершенно не представляют опасности для клеток человека и животных. В отличие от антибиотиков, они не сохраняются в мясе, молоке, яйцах и других продуктах животноводства. Применение фагопрепаратов в сельском хозяйстве не накладывает ограничений на последующую реализацию продукции.
Фаги можно подобрать против любого патогенного микроорганизма, в том числе с резистентностью к антибиотикам и множественной лекарственной устойчивостью.
Очень избирательно. Бактериофаги поражают только бактерии определенного вида или лишь те или иные штаммы внутри вида. Если сравнить антибиотик узкого спектра действия и фаг широкого спектра, то бактериофаг всё равно окажется более избирательным. Это большой плюс: с помощью фаготерапии можно прицельно уничтожать опасные микроорганизмы и сохранять нормальный микробиом. В то же время, такая избирательность зачастую требует более персонализированного подхода.
Да, могут, и в природе это происходит регулярно. Между фагами и бактериями уже много миллионов лет идет «гонка вооружений». Но эта проблема решается проще, чем с устойчивостью к антибактериальным препаратам. Создавать новые антибиотики всё сложнее, а новые эффективные фаги можно найти в природе или даже искусственно вывести в лаборатории. Кроме того, использование комбинации сразу нескольких штаммов фагов против каждой бактерии позволяют свести к минимуму риск возникновения резистнентности.
Можно, и в отличие от профилактического применения антибиотиков, это не грозит никакими последствиями.
Да, такой подход часто практикуют. Между бактериофагами и антибактериальными препаратами нередко наблюдается синергия: они усиливают друг друга посредством разных механизмов.
Laura M. O'Connell, Aidan Coffey and Jim M. O'Mahony. Alternatives to antibiotics in veterinary medicine: considerations for the management of Johne's disease.
Летаров А. В. История ранних исследований бактериофагов и рождение основных концепций вирусологии. Биохимия, 2020, Том: 85, Номер: 9.
Caneschi A, Bardhi A, Barbarossa A, Zaghini A. The Use of Antibiotics and Antimicrobial Resistance in Veterinary Medicine, a Complex Phenomenon: A Narrative Review. Antibiotics (Basel). 2023 Mar 1;12(3):487.
Зимин Андрей Антонович, Осепчук Денис Васильевич, Скобликов Николай Эдуардович Применение бактериофагов у сельскохозяйственной птицы и важность изучения естественной динамики микрофлоры // Сборник научных трудов СКНИИЖ. 2017. №1.
Clokie MR, Millard AD, Letarov AV, Heaphy S. Phages in nature. Bacteriophage. 2011 Jan;1(1):31-45.
Loponte R, Pagnini U, Iovane G, Pisanelli G. Phage Therapy in Veterinary Medicine. Antibiotics (Basel). 2021 Apr 11;10(4):421.
Подборка материалов о фагах