Jak slavíte Rok fágu? I když jste o těchto malých virech ničících bakterie nikdy neslyšeli, určitě jste se s nimi setkali. Na planetě existují biliony bakteriofágů nebo fágů a podobných virů a na mnoha místech dokonce převyšují místní bakterie.
Související obsah
- Krevní sraženiny, jaterní buňky a ptačí chřipka jsou pod mikroskopem překvapivě krásné
Fágy se specializují na infikování bakterií a výměnu genů, aby mohli replikovat své hostitele. V jejich různých formách fágy nakonec řídí biologické procesy uvnitř těla a napříč ekosystémy. Teď, po sto letech od jejich objevu, se toho o těchto drobných tvorech a jejich tantalizačních možnostech ještě musí dozvědět mnoho - například jak navrhnout fágové viry vytvořené pomocí genetického inženýrství, které mohou zavraždit i ty bakteriální infekce odolné vůči lékům.
Forest Rohwer ze San Diego State University, spoluautor filmu Život v našem fágovém světě, vysvětluje, proč chce, aby svět označil rok 2015 za Rok fágu:
Proč slavit fágy hned teď?
Už je to 100 let, co jsme o těchto věcech skutečně věděli. Podle toho, koho přesně chcete říct, první objevené fágy, byl prvním docela konkrétním příkladem rok 1915. [Britský bakteriolog Frederick W. Tort je obecně objevem připisován.] A nyní, po skutečném zpomalení počtu lidí v na poli, řekl bych, že v posledních deseti letech došlo k oživení. Lidé si uvědomují, že tyto věci jsou hlavními hráči ekosystémů, mikrobiální diverzifikace, sdílení genů - všude. Takže se můžete opravdu zapojit a přispět do této oblasti a objevovat některé nové, velké a důležité věci. Z pohledu biologa je to hodně legrace.
Skutečnost, že jsou tak všudypřítomní, je téměř trochu znepokojující.
V jednom mililitru mořské vody je asi 10 milionů fágů a téměř 100 milionů v gramech půdy. Jsou opravdu všude, v podstatě ve všem, na co si vzpomenete, a jsou neuvěřitelně rozmanité. Jsou však jen součástí systému. Ve většině případů jsou pro nás naprosto neškodné. Ve skutečnosti nám z velké části pomáhají.
Jaké věci dělají?
Srovnání zombie je správné pro jedno chování. Fágy jdou dovnitř a dělají jejich DNA součástí bakteriální DNA, což často způsobuje, že bakterie dělají jiné věci, než by jinak měly. Dobrým způsobem, jak přemýšlet o tom, jak to funguje, je představit si symbiózu v širokém spektru, od patogenů po vzájemnost. V každém takovém systému, na který se podíváte, to vypadá, že geny, které dělají místní adaptace, jsou získány přenosem. Například v lidském střevě máte určitou sadu bakterií, které s vámi žijí, ale to, co se děje v průběhu celého života, je to, že tyto bakterie získají geny [z fágů], které mohou být buď užitečné, škodlivé nebo neutrální vůči hostitel.
Takže tato výměna DNA může mít obrovský rozsah výsledků?
Že jo. To je vlastně oblast, kde mohou být fágy někdy škodlivé pro lidi, když geny, které způsobují nemoc, nesou fágy. Spousta patogenů tedy existuje pouze proto, že u bakterií, které nejsou normálně patogeny, jsou fágy přidány různé geny. Asi nejznámějším příkladem je cholera, kde opravdu vědí, jak fág způsobuje tuto nemoc. Stává se také u řady kmenů E. coli, které způsobují otravu jídlem.
Život v našem fágovém světě
KoupitA co užitečná stránka?
Pokud se podíváte přes korálový útes, máte v podstatě stejné typy bakterií spojených s útesem. Pak ale uvidíte na různých místech různé geny, které umožňují bakteriím přizpůsobit se místním podmínkám. A v tom případě je to dobrá věc, pokud jde o podporu celkového zdraví útesu. Druhou stranou je zabíjení bakterií, protože to je jejich potravina. To je opravdu ta hlavní věc, kterou dělají.
Jak může tato bakteriální atentát pracovat na cílení nemoci?
To je myšlenka už 100 let. Původně si lidé mysleli, že našli kouzelnou kulku, mikroby, které zabíjejí mikroby. Ale pak jsme začali používat antibiotika a z velké části to jsou to, co stále používáme dodnes. Místa, kde mohou hodně používat fágovou terapii, by byla v Rusku nebo Polsku. Ale v západním světě existuje určitý druh hnutí, které je znovu použije, zejména proto, že mnoho bakterií se stalo rezistentními na antibiotika.
Proč je jejich potenciál bojovat s nemocemi tak velký?
Existuje několik výhod. Antibiotika v podstatě zabíjí všechny bakterie nebo jejich velkou část a v mnoha případech to nechcete. Nechcete zabít všechny bakterie ve střevě pokaždé, když máte tuto infekci. Proto jsou fágy tak zajímavé: Zaměřují a loví určitý kmen patogenu. Také jeden fág se za milion hodin stane milionem. Antibiotikum se nikdy nezvýší, musíte je vkládat do těla. Ale s fágy, pokud jsou tam cílové bakterie, přitáhne více těchto věcí, které ji zabíjejí, což je to, v co doufáte. A když jsou cílové bakterie pryč, měly by být také odstraněny fágy, které se na ní živí.
Můžeme vytvořit fágy uměle, aby se zaměřily přesně na škodlivé bakterie, po kterých jsme?
Ano. Myslím, že jejich izolace od mnoha různých fágů v přírodě má trochu sordidní historii - někdy to funguje, jindy to není - az regulačního hlediska to bude vždy trochu útržkovité. Věřím, že syntéza je způsob, jakým jdeme. Vyvíjeli jsme je už nějakou dobu, od 70. let nebo možná i dříve, a víme o nich docela dost. Stačí vzít konkrétní DNA, přidat ji do zkumavky, která obsahuje proteinové části, které tvoří fág, a z toho získáte životaschopný fág. DNA iniciuje vytvoření životaschopného fágu, takže je to opravdu druh magického nanomachine.
Zní to ideálně, takže jaký je vliv na nové fágové ošetření?
Strávíme stovky milionů dolarů vývojem antibiotika. Doposud opravdu nedošlo k takovým investicím, že byste museli vyvinout fágy na úroveň, kde by je většina z nás mohla pohodlně používat. Pokud mám bakteriální infekci, budu stále chodit s antibiotiky.
Kolik se ještě musíme naučit po sto letech fágové studie?
O některých z nich víme hodně, protože to byly nástroje používané k rozvoji molekulární biologie, zjišťování, jak DNA funguje, a skutečně se naučit, jak studovat věci na molekulární úrovni. Takže v tom případě toho hodně víme. Pokud jde o to, co se děje v životním prostředí, víme velmi široce, jaké druhy věcí dělají, ale o specifikách toho, co se děje, i v lidském těle víme velmi málo.
Jejich genetická rozmanitost, která je většinou neznámá, je neuvěřitelná. Ve většině oborů můžeme říci, že nevíme, co konkrétní gen dělá, ale alespoň jsme to viděli dříve. S fágovými věcmi můžete jít do jakéhokoli prostředí, které chcete vybrat, a většinu genů, které nesou, možná 80 procent, o těchto genech nejen nic nevíme, ale nikdy jsme je ještě nikdy neviděli. V tomto bodě je to začínající věda a stále se objevují nové objevy. Je to jedno z těch míst, kam může kdokoli jít a máte v podstatě zaručeno, že najdete něco cool.
