Какие болезни можно вылечить с помощью бактериофагов кратко

Обновлено: 05.07.2024

Середина прошлого века была ознаменована серьёзным открытием в медицине: появились первые антибиотики и зазвучали оптимистичные прогнозы о скорой и окончательной победе человечества над большинством инфекций. Однако на тот период эта мечта оказалась несбыточной, поскольку медики столкнулись с неприятным сюрпризом: мутации и изменение морфологических и функциональных свойств позволили бактериям приобрести устойчивость (резистентность) к самым мощным антибиотикам.

Кто открыл бактериофаги?

В это же время вдали от Франции, в Трапезунде (Турция), грузинский врач Георгий Элиава обнаружил бактерицидное действие воды в реке Кура и, благодаря публикации д’ Эреля, сделал вывод, что причина этого явления - бактериофаг. В 1920 году он открыл в Тбилиси научно-исследовательский институт, специалисты которого приступили к изучению фагов с целью их терапевтического применения. История применения бактериофагов в медицине на протяжении полувека была бы более богатой, если бы не стремительное распространение антибиотиков на Западе, которое привело в середине прошлого века к потере интереса к фагам у большинства фармацевтических компаний.

Однако грузинский НИИ бактериофагов не прекратил свою деятельность и превратился в единственный в мире центр для исследования фагов. В последние десятилетия интерес к теме бактериофагов разгорелся вновь, что, вероятно, можно объяснить развитием лекарственной устойчивости у бактерий к большинству антибиотиков.

Механизм действия бактериофагов

У каждой бактерии есть определённый вирус-фаг, который способен её разрушить. Посредством жгутиков фаги протыкают стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивают свой генетический материал внутрь клетки. С этого момента начинается инфекционный цикл: вначале переключаются механизмы жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножается его геном, развивается ДНК вируса. В итоге бактериальная клетка разрушается и множество фагов устремляется наружу.

Бактериофаги отличаются специфичностью: поражая определённую бактерию, для всех остальных микроорганизмов они безвредны.

Лечение бактериофагами

Благодаря уникальным свойствам избирательного уничтожения болезнетворных бактерий, фаги стали применять для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Против каких болезней врачи используют бактериофаги сегодня?

Наиболее широко применяется стафилококковый, стрептококковый, холерный бактериофаги, эффективные в терапии как острых, так и хронических форм заболевания, а также бактерионосительства. Кроме того, существуют фаги для лечения брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов. Бактериофаги оказываются единственным эффективным средством в тех случаях, когда вышеуказанные инфекции вызываются не традиционными, а устойчивыми к антибиотикам штаммами.

Использование бактериофагов не ограничивается лишь медицинской сферой. К примеру, с 2007 года в Соединённых Штатах после серии исследований фаги были признаны безвредной добавкой и стали использоваться в качестве консерванта при производстве сыров и других скоропортящихся продуктов.

Открытые вопросы

Бактериофаги не всесильны: как оказалось, бактерии могут быть устойчивы не только к антибиотикам, но и к фагам. В связи с этим применяются методы определения чувствительности бактерий, полученных от пациента, к имеющимся в арсенале доктора бактериофагам.

Другой изучаемой сегодня проблемой является роль бактериофагов в приобретении бактериями генов устойчивости к антибиотикам.

В качестве заключения

Для оценки преимуществ и широких возможностей фаготерапии, несправедливо отвергнутой в определённую эпоху большинством исследователей, потребовалось достаточно много времени. Однако забытый метод переживает в настоящее время второе рождение и имеет все шансы стать эффективным оружием в борьбе человека с миром болезнетворных микроорганизмов. Это позволит фаготерапии развиваться и завоёвывать новые горизонты в современной медицине.

Вероятно, вы уже знаете, что бактериофаг – это вирус, который поражает только вредных для человека бактерий. Каково же практическое применение фагов? Какие болезни ими лечат уже сейчас? Об этом – читайте ниже.

Напомним, что в сравнении с антибиотиками фаги обладают рядом весомых преимуществ: они не вызывают побочных эффектов, не требуют дополнительного дозирования, дешевле в производстве, к ним не вырабатывается резистентность, то есть они будут помогать в 20-й раз так же, как и в первый!

Именно поэтому врачи активно внедряют их в свою ежедневную практику! И надо сказать весьма успешно.

Список инфекций, которые лечат в том числе с помощью фагов, весьма обширен. В первую очередь это гнойно-воспалительные заболевания дыхательных путей и ЛОР-органов, которые крайне часто осложняют течение острых респираторных вирусных заболеваний: всевозможные отиты, фарингиты, трахеиты и тому подобные инфекции, вызываемые чаще всего пневмококком и стрептококком. Препараты бактериофагов можно использовать не только для лечения, но и для профилактики этих инфекций. С этой целью осуществляют промывание полостей носа и горла теплой водой с растворенными фагами.

Другие области применения: инфекции мочеполовых путей (уретриты, циститы, кольпиты и так далее), пищеварительной системы (гастроэнтериты, колиты, холециститы), гнойная хирургическая инфекция (остеомиелиты, абсцессы, флегмоны, нагноение ран) и некоторые другие.

Если говорить о конкретных микробах, то помимо вышеупомянутых пневмококков и стрептококков, фаги успешно применяют в борьбе с клебсиеллой, протеем, стафилококками, печально известной синегнойной палочкой и другими.

Также стоит отметить тот факт, что бактериофаги эффективно уничтожают бактерии, формирующие биологические пленки. Эти пленки, состоящие из секреторного внеклеточного полимера, являются своего рода щитом, за которым микробы прячутся от иммунной системы и антибиотиков. Часто такие биопленки формируются при установке внутрисосудистых устройств, например, центральных катетеров. Из-под пленки в кровяное русло непрекращающимся потоком распространяются микробы (чаще всего – кожные стафиллококки или клебсиеллы), что нередко приводит к развитию эндокардита, который крайне тяжело лечится.

В этой затруднительной ситуации врачам на помощь приходят бактериофаги: биопленка им нестрашна, они с легкостью преодолевают ее и пожирают бактерий, которые засели в укрытии.

Наконец, бактериофаги применяются даже в пищевой промышленности. Известно, что заражение продуктов питания микробами и их токсинами может приводить к развитию опасных инфекций, например, сальмонеллеза, эшерихиоза, листериоза (который, вообще говоря, невероятно опасен для беременных женщин, потому что вызывает пороки развития плода). Одним из методов борьбы с пищевой инфекцией является обработка скоропортящихся продуктов бактериофагами, которые эффективно уничтожают микробов и никак не влияют на вкусовые и диетические свойства продуктов.

Таким образом, мы хотели донести до вас простую мысль: бактериофаги – это не какая-то полумифическая игрушка ученых, которые развлекаются в своих лабораториях. Отнюдь: препараты фагов активным образом применяются в клинической практике и в будущем спектр их применения будет только расширяться.

30 до 10 32 фаговых частиц в биосфере, — и играют ключевую роль в поддержании баланса всех исследованных экосистем. Бактериофаги являются естественными регуляторами и борцами с бактериями и обеспечивают динамическое равновесие в природе, сохраняя относительное постоянство микробного пейзажа в природе и ограничивая рост популяции бактерий. Бактериофаги присутствуют даже в нашей пище — ежедневное поедание бактериофагов с пищей, в которой они присутствуют естественным образом, регулирует микробный баланс в организме человека.

Знаменитый ученый Д, Эрелль представил миру бактериофаги как естественные антибактериальные агенты и предложил использовать их для терапии — еще до открытия антибиотиков.

Бактериофаги в препаратах

Возможность исследования фагов в качестве антимикробных агентов в клинике привлекает внимание мирового врачебного и научного сообщества. Быстрое распространение мультирезистентных к антибиотикам штаммов мутантов вредоносных бактерий разожгло интерес научного сообщества к этому методу с почти 100-летней историей.

Современные биотехнологии позволяют использовать бактериофаговую терапию против большинства бактериальных инфекций. На сегодняшний день созданы лекарственные препараты на основе бактериофагов. История массового применения этих препаратов уходит корнями в трагические времена Великой Отечественной Войны (в 1940 году был создан коктейль из нескольких видов бактериофагов, борющихся с бактериями, вызывающими тяжелые раневые инфекции).

Эти препараты спасли жизни тысячам раненных солдат. Подобный опыт позволил сохранить и развить биофармацевтическое производство бактериофагов в России — сегодня наша страна мировой лидер в производстве этих лекарственных антибактериальных препаратов.

Наука и бактериофаги

В 50-90-е годы их использовали просто как очень удобный объект для исследований: многие фундаментальные открытия в молекулярной биологии, такие как генетический код, рекомбинация, репликация нуклеиновой кислоты, были сделаны на примере бактериофагов, потому что их легко культивировать и они продуцируют большое количество нуклеиновой кислоты.

Бактериофаги и фармацевтическая промышленность Запада

В тридцатых годах прошлого века крупный американский концерн основал даже клинику, где начали лечить фагами. Пропагандисты нового метода сулили исцеление от всех болезней. Однако действительность оставляла желать лучшего: научные основы такой терапии были ещё так скудны, что новое средство применяли практически вслепую. Считалось, что все фаги одинаковы и побеждают любую бактерию. Одним и тем же бактериофагом начинали лечить разные заболевания, а болезнь всё не уходила — так метод был серьёзно скомпрометирован. Мнение о малой эффективности фагов задержалось в кругах медиков на многие годы, живёт оно ещё и сегодня.

Недавно появились публикации исследователей из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке об успехах терапии с помощью фагов.

Кому подходят препараты бактериофагов

Препараты бактериофагов подходят для людей различных возрастных категорий, нуждающихся в профилактике и лечении бактериальных инфекций. Бактериофаги показаны даже беременным, кормящим матерям и детям с 0 лет. Ведь применение бактериофагов абсолютно физиологично.

Какие проблемы решают препараты бактериофагов

Эффективная борьба с бактериальными инфекциями

Усиление действия антибиотиков

Уничтожают только вредоносные бактерии

Эффективная замена антибиотикам

Минимум противопоказаний

Бактериофаги могут применяться как внутрь, так и использоваться для наружного применения

Что такое бактериофаги?

Из чего состоит бактериофаг

Преимущества бактериофагов

Бактериофаги – антибактериальные агенты и природные антисептики

Безопасны и не токсичны, побочные эффекты редки, применяются у новорождённых детей, беременных и кормящих женщин

Действие бактериофагов не затрагивает полезную микрофлору организма, в отличие от антибиотиков

Бактериофаги совместимы со всеми лекарственными препаратами. Применение бактериофагов не ограничивает использование других лекарств и не влияет на их эффективность

Воздействует лишь на чувствительные к ним болезнетворные бактерии, вызывающие инфекционное заболевание, разрушая их изнутри

Бактериофаги выводятся из организма естественным путем

Применение бактериофагов

Сразу после открытия бактериофагов, препараты на их основе стали использовать для борьбы с инфекционными болезнями человека. Однако в результате изобретения антибиотиков и недостатка знаний о бактериофагах их лечебный потенциал не был реализован.

Фаги нашли применение в разных сферах человеческой деятельности, включая био- и нанотехнологии. Например, как простые системы для наработки белков с заданными свойствами или как основа для создания материалов с заданной архитектурой в каталитической химии.

Но все-таки медицина, как и столетие назад, остается главной областью применения этих врагов бактерий. С ростом лекарственной устойчивости бактерий к химическим антибиотикам возросло значение фаготерапии для профилактики и лечения инфекционных болезней человека.

В последнее время часто ведутся разговоры об альтернативе антибиотикам в борьбе с бактериальными инфекциями, в качестве которой все чаще начинают рассматривать бактериофаги. Бактериофаги присутствуют в организме человека с рождения. По мере изучения биологии бактериофагов открываются все новые подробности их свойств, в том числе возможность оказывать противовирусное действие.

Мы будем очень рады, если вы процитируете наш материал, но обязательно укажите активную ссылку на него. Спасибо!

индуцированной фагом продукцией интерферона;
конкуренцией фагов и эукариотических вирусов за одни и те же клеточные рецепторы;
индукцией противовирусных антител, и их перекрестной реакцией с патогенными вирусами;
ингибированием других механизмов, связанных с вирусной патологией.

Результаты работ, проведенных в последующие 15 лет, выступают в поддержку предположения о том, что фаговая терапия может быть использована в качестве дополнительной терапии вирусных инфекций.

Исследования показали следующие возможные противовирусные эффекты фагов:

1. Фаги могут проникать в эпителиальные клетки, защищать эти эпителиальные и миелоидные клетки от вирус-индуцированного апоптоза и регулировать экспрессию защитных клеточных шаперонов.

Могут вызывать сильную сверхэкспрессию гена HSA1, кодирующего белок теплового шока Hsp70 в альвеолярных клетках человека [2].
Этот хорошо известный клеточный шаперон может защищать клетки, подвергающиеся трансцитозу бактериофагов, от потенциального повреждения [3].

Могут подавлять экспрессию другого белка теплового шока, Hsp90. Hsp90 важен для жизненного цикла вирусов, и его ингибиторы могут обладать противовирусными свойствами [4, 5].

Бактериофаги, присутствующие в организме человека, могут проходить через эпителиальные клетки кишечника, легких и других органов, не вызывая никаких вредных последствий. В среднем через эпителиальные клетки кишечника проходит 3,1 × 10 10 фагов в день, и считается, что этот непрерывный поток эндогенных фагов может обеспечивать противомикробную защиту [6, 7].

Фаг Т4 может нарушать прикрепление CoV к клеткам-мишеням через свою последовательность KGD. Интегриновый KGD-мотив (Lys-Gly-Asp), присутствующий в капсидном белке фага Т4, может опосредовать взаимодействия фага с эукариотическими клетками [3] и играть роль в конкуренции с коронавирусами и связыванием ангиотензинпревращающего фермента 2 и, таким образом, подавлять коронавирусную инфекцию клеток-мишеней [8].

Предварительная инкубация эндотелиальных и эпителиальных клеток с фагом Т4 может отменить или значительно снизить активацию NF-κB, запускаемую вирусом герпеса [9].

Бактериофаги подавляют продукцию активных форм кислорода (АФК) [10]. Инфекция легких респираторными вирусами связана с воспалением и гибелью клеток, вызванной чрезмерным образованием АФК [11, 12].

Фаги могут индуцировать противовирусные цитокины, такие как IFN-α и IL-12 [13], стимулировать продукцию IFN-γ посредством активации TLR9 [14].

TNF, образующийся во время воспаления, важен для скоординированного развития воспалительного ответа. Однако чрезмерное производство TNF может вызвать повышенный риск вирусной репликации и бактериальных инфекций. Фаговая терапия может снижать чрезмерную продукцию TNF, и увеличивать ее у пациентов с низким уровнем TNF [15].

Фаги также увеличивают экспрессию TLR2, участвующего в противовирусных реакциях, увеличивают экспрессию гена IL-2, управляющего активностью NK-клеток, что важно для защиты от вирусных инфекций [2], и могут индуцировать противовирусный иммунитет, повышая экспрессию дефенсина 2 [16].

1. Bocian K, Borysowski J, Zarzycki M et al. The effects of T4 and A3/R bacteriophages on differentiation of human myeloid dendritic cells. Front. Microbiol. 7, 1267 (2016).

2. Borysowski J, Przybylski M, Miedzybrodzki R et al. The effects of bacteriophages on the expression of genes involved in antimicrobial immunity. Adv. Hyg. Med. Exp. 73, 414–420 (2019).

3. Gorski A, Miedzybrodzki R, Jonczyk-Matysiak E et al. Phage-specific diverse effects of bacterial viruses on the immune system. Future Microbiol. 14(14), 1171–1174 (2019).

4. Lamut A, Gjorgjieva M, Naesens L et al. Anti-influenza virus activity of benzo[d]thiazoles that target heat shock protein 90. Bioorg. Chem. 98, 103733 (2020).

5. Ma C, Zhang X, You J et al. Effect of heat shock on murine norovirus replication in RAW264.7 cells. Microb. Pathog. 142, 104102 (2020).

7. Zaczek M, Gorski A, Skaradzinska A et al. Phage penetration of eukaryotic cells: practical implications. Future Virol. 14(11), 745–760 (2019).

8. Luan J, Lu Y, Gao S, Zhang L. A potential inhibitory role for integrin in the receptor targeting of SARS-CoV-2. J. Infect. 81(2), 318–356 (2020).

9. Gorski A, Bollyky PL, Przybylski M et al. Perspectives of phage therapy in non-bacterial infections. Front. Microbiol. 9, 3306 (2019).

10. Miedzybrodzki R, Fortuna W, Weber-Dabrowska B, Gorski A. Bacterial viruses against viruses pathogenic for man? Virus Res. 110(1-2), 1–8 (2005).

11. Lin CW, Lin KH, Hsieh TH et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 3C-like protease-induced apoptosis. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 46(3), 375–380 (2006).

12. Khomich OA, Kochetkov SN, Bartosch B, Ivanov AV. Redox biology of respiratory viral infections. Viruses 10(8), 392 (2018).

13. Dufour N, Delattre R, Chevallereau A et al. Phage therapy of pneumonia is not associated with an overstimulation of the inflammatory response compared to antibiotic treatment in mice. Antimicrob. Agents Chemother. 63(8), e00379–19 (2019).

14. Gogokhia L, Buhrke K, Bell R et al. Expansion of bacteriophages is linked to aggravated intestinal inflammation and colitis. Cell Host Microbe. 25(2), 285–299 (2019).

16. Borysowski J, Miedzybrodzki R, Przybylski M et al. The effects of bacteriophages on the expression of immunologically important genes in CaCo2 cells. Presented at: 9th International Annual Conference Phages 2019. Bacteriophages in Medicine, Food and Biotechnology Oxford, UK 11–12 Sept 2019 (Abstract book p. 25).