Tiivistelmä
Bakteerit voivat olla tartunnan pieniä viruksia kutsutaan bakteriofagit (faagit). Bakteriofagit ovat niin pieniä, että niillä ei ole edes yhtä solua, vaan ne ovat sen sijaan vain pala DNA: ta proteiinikerroksen ympäröimänä. Hyökätessään bakteerin kimppuun bakteriofagit voivat lisääntyä hyvin nopeasti, kunnes bakteeri puhkeaa ja vapauttaa paljon uusia fageja., Biljoonia bakteereja ja bakteriofageja elää ihmiskehossa ja sen päällä, ja ne ovat elintärkeitä normaalille, terveelle elämälle. Meitä kiinnostaa, voimmeko käyttää fageja auttaaksemme lääkäreitä sairauksien hoidossa ja auttaaksemme ihmisiä elämään terveellisesti.
mikrobiomi—Uusi ihmisen elin?
Kuvittele jännitystä, jos lääkärit yhtäkkiä löysivät uuden elimen ihmisruumiista! Juuri näin on käynyt viime vuosina. Tiedämme nyt, että keuhkojen, munuaisten, aivojen, maksan ja sydämen lisäksi meillä on toinen elin, joka on otettava huomioon—mikrobiomi., Tämä uusi elin on täysin erilainen, koska se on tehty mikrobeista eikä ihmisen soluista. Mikrobit ovat pieniä eliöitä, joihin kuuluvat bakteerit. Yksi hämmästyttävä asia tässä uudessa urussa on se, että synnymme ilman sitä. Kun olemme syntyneet, me saada bakteerit meidän äidit ja jatkamme lisätä enemmän ja enemmän bakteereja ympäristöstä, kunnes meillä on noin 1000 eri bakteerien ja sisällä meidän elimissä. Bakteerit ovat pieniä, mutta ne voivat lisääntyä hyvin nopeasti, ja vain muutamassa tunnissa yhdestä bakteerista voi tulla tuhansia tai jopa miljoonia uusia bakteereja., Jokaisella on ainutlaatuinen mikrobiomi, erilainen kuin kaikilla muilla. Meillä on mikrobiomimme koko elämämme ajan. Microbiome on enimmäkseen sijaitsee suolistossa, mutta siellä on myös skin microbiome ja keuhkojen microbiome.
mutta odota—bakteerit elävät kanssamme koko elämämme? Useimmat meistä ajattelevat bakteerien olevan läsnä vain likaisissa asioissa, mutta niitä on kaikkialla, myös sisällämme. Bakteerit eivät vain tee meistä sairaita-ne voivat tehdä paljon hyödyllisiä töitä, kuten muuntaa maidon jogurtti ja juusto, tai auttaa kasveja kasvamaan., Tarvitsemme bakteerit meidän microbiomes auttaa meitä sulavaa ruokaa ja ”kouluttaa” meidän immuunijärjestelmä, joukossa muita tärkeitä rooleja. Sadat laboratoriot ympäri maailmaa pyrkivät ymmärtämään mikrobiomin muita rooleja ihmisten terveydelle. Tutkimus on todennut, että ihmiset, joilla on tiettyjä sairauksia ja sairauksia, kuten Tulehduksellinen Suolistosairaus tai tiettyjä syöpiä on erilaisia microbiomes kuin terveet ihmiset, mutta se on ollut vaikea osoittaa, onko muutoksia microbiome ovat vastuussa näiden sairauksien., Lisäksi yhdistää gut microbiome ja iho-ongelmia, viimeaikainen työ on jopa esittänyt vakuuttavaa näyttöä siitä, että bakteereja suolistossa voi vaikuttaa meidän aivot! Esimerkiksi, kun tutkijat siirsivät gut microbiome alkaen ihmiset, jotka kärsivät masennus, rottia, eläimet alkoivat osoittaa käyttäytymistä, joka on myös ominaista masennus. Ei-masentuneiden ihmisten mikrobiomeilla ei ollut tätä vaikutusta.,
Bakteriofagit—Viruksia, Jotka Tartuttaa Bakteerit
– Meidän microbiomes sisältää biljoonia bakteereja, jotka asuvat ja kehomme, mutta elämän monimuotoisuus asuu meissä ei lopu tähän. Jonathan Swift oli Irlantilainen runoilija, joka kirjoitti riviä:
Joten, luonnontieteilijöitä tarkkailla, kirppu
On pienempi kirppuja, että hänet saalista;
Ja nämä on vielä pienempi purra ’em,
Ja niin jatkaa ad infinitum.
Swift ei ollut koskaan kuullut microbiome, mutta hän kuvaili sitä täydellisesti., Meillä on bakteereja, jotka elävät meillä, ja bakteereilla on bakteeriviruksia, jotka elävät niissä (Kuva 1). Näitä viruksia kutsutaan bakteriofageiksi (tai fageiksi). Virukset eroavat bakteereista siinä, että ne eivät ole soluista tehtyjä, vaan koostuvat proteiinikuoreen pakatusta DNA: n (tai RNA: n) palasta. Virukset ovat niin pieniä, ettemme näe niitä normaaleilla mikroskoopeilla. Jotta saisit käsityksen niiden koosta, jos vaihe olisi tämän lauseen lopussa olevan jakson kokoinen, ihmiset olisivat lähes 6 kilometrin mittaisia! Fagit ovat maailman yksinkertaisimpia ja runsaimpia eliöitä.,
- Kuva 1 – Ihmisille sisältää paljon bakteereja meidän microbiomes, enimmäkseen suolistossa.
- näihin bakteereihin voi hyökätä bakteeriviruksia, joita kutsutaan bakteriofageiksi.
Faagit ovat todella kauniita (Kuva 2) ja miten ne lisääntyvät, on varsin mielenkiintoinen. Phage kiinnittyy bakteeriin ja ruiskuttaa sen DNA: ta bakteerisoluun., Bakteeri sitten muuttuu faagin tehdas, tuottaa peräti 100 uutta faagien ennen kuin se murtuu, vapauttaa faagien hyökätä enemmän bakteereja. Tämä tarkoittaa, että fagit voivat kasvaa paljon nopeammin kuin bakteerit. Joissakin maissa, erityisesti Itä-Euroopassa, fageja käytetään tosiasiallisesti bakteeri-infektioiden hoitoon. Jokainen faagi voi vain tappaa yksi tyyppi bakteereja, joten jos lääkäri tietää, millaisia bakteereja tarttumasta potilaan, se voi olla mahdollista antaa potilaalle faagi, joka voi tartuttaa ja tappaa sen tyypin bakteereja. Fagit eivät voi tartuttaa ihmisen soluja, joten ne eivät ole uhka meille.,
- Kuva 2 – Bakteriofagit ovat proteiini päät ja hännät, jotka ovat täynnä DNA: ta.
- kun fagi hyökkää bakteerin kimppuun, se ruiskuttaa sen DNA: ta. Bakteeri ne tekevät enemmän fageja, jotka vapautuvat, kun bakteeri puhkeaa.
Faagien meissä
– Olemme tienneet jo vuosia, että on paljon faagit ovat läsnä suolistossa, mutta me ei todellakaan tiedä, hyvin paljon niitä. Aloimme tutkia niitä., Ensin erotimme faagit pois kaikesta muusta suolistosta ja sitten sekvensoimme ne. Sekvensoinnin avulla pystyimme ”lukemaan” faagien DNA: ta ja ennustamaan, kuinka monta ja minkälaisia fageja on. Olimme ihmeissämme saadessamme tietää, että ihmisen suolistossa on kymmeniätuhansia erilaisia fageja. Suurin osa heistä oli täysin tuntemattomia. Jotkut suolen faagit ovat hyvin yksinkertaisia ja vain kolme geeniä, kun taas toiset ovat valtavat, ja on yli 500 geeniä.
jos suolistossa on paljon faaseja ja ne replikoituvat hyvin nopeasti, miksi ne eivät vain pyyhi pois kaikkia suolistobakteereja?, No, kuten usein tieteessä, vastaus on melko monimutkainen. Joskus fagi ei vain löydä oikeaa bakteerikohdettaan suoliston ahtaasta ympäristöstä. Myös bakteerit voivat puolustaa itseään vastaan faagien eri tavoin, muun muassa estämällä faagin kiinnittymisen, pilkkominen ylös faagin DNA: ta, koska se tulee soluun, ja jopa ottaen rajuja vaihe sitouttaa ”itsemurha” estää faagin kertomalla ja hyökkää bakteerit on lähellä sukulaisia., Tämän seurauksena suolistossa on monimutkainen tasapaino fagien ja bakteerien välillä, ja muodostuu vakaa suhde. Bakteerit kehittyvät jatkuvasti fageja vastaan ja fagit kehittyvät nopeasti myös bakteerien puolustuskyvyn voittamiseksi.
miksi bakteriofagien tutkiminen on tärkeää?
miksi faagien tutkiminen suolistossa kiinnostaa? Miksi kukaan rahoittaa laboratorioita, kuten me ja muut, jotka yrittävät ymmärtää näitä yksinkertaisia mutta monimutkaisia olentoja? Yksi erinomainen syy on, että voimme oppia paljon biologisia perusperiaatteita tutkimalla fageja., Phage-tutkijoille on myönnetty aika monta Nobel-palkintoa juuri tästä syystä. Niinkin äskettäin kuin 2018 Nobelin Kemian sai George Smith ja Gregory Talvi, joka käytetään siihen, että faagin kasvaa ja muuntua nopeasti kehittää uusia vasta-aineita, jotka on käytetty paranna monia sairauksia, mukaan lukien joitakin syövän muotoja.
Toinen syy, miksi emme tutkimus faagien suolistossa on, että me toivomme, että he voisivat tarjota meille erittäin tarkka tapa manipuloida tai insinööri microbiome., Hypoteesimme on, että fagit ovat yksi mikrobiomin tärkeimmistä osista, ja suunnittelemme ja suoritamme kokeita tämän idean testaamiseksi. Yksi asia mitä olemme tehneet on siirtää faagin terve microbiome osaksi microbiome joka on vaurioitunut antibiootteja, nähdä, jos voimme palauttaa terve microbiome.
vaikka hypoteesimme osoittautuisikin vääräksi, opimme matkan varrella lähes varmasti vielä paljon asioita., Mutta jos olemme oikeassa, niin joskus lääkärit saattavat pystyä käyttämään faagien uudelleen muotoon microbiome epäterveellistä terve tila, joka voisi mahdollisesti auttaa parantaa useita sairauksia tai häiriöitä. Ehkä lisäämällä hyvin paljon fageja muutamaa tiettyä kohdebakteeria vastaan voisimme muuttaa mikrobiomia positiivisella tavalla. Ehkä tulevaisuudessa on aika, jolloin voimme ”korjata” vaurioituneen mikrobiomin fageilla, samalla tavalla kuin kirurgit voivat tällä hetkellä toimia juuri vaurioituneella sydämellä tai maksalla., Mutta tämä on mahdollista vain, kun meillä on paljon parempi käsitys numeroita ja luonne meidän faagit, ja niin monet kokeet on tehtävä, jotta voidaan päästä siihen pisteeseen.
kuuluisa tiedemies nimeltä Sir Peter Medawar kerran kuvattu viruksia kuin ”huonoja uutisia kääritty proteiinia,” mutta tulevaisuudessa, toivomme, että faagit ovat ”mahdollisuus kääritty proteiinia.”
Sanasto
Microbiome: kokoelma kaikki mikrobit tietyssä ympäristössä, kuten ihmiskehossa.,
mikrobit: mikroskooppiset organismit, kuten bakteerit, sienet ja bakteriofagit.
bakteerit: eräänlainen mikrobi. Bakteeri on yksi solu, joka voi jakautua muodostaen kaksi solua.
Virus: eräänlainen mikrobi, joka voi tartuttaa soluja. Ihmisvirukset tartuttavat ihmisen soluja, kasvivirukset tartuttavat kasvien soluja jne.
Bakteriofaasi: bakteereita tartuttava virus, jota kutsutaan myös fagiksi.
DNA: molekyyli, joka kuljettaa kaiken tiedon proteiinien tuottamiseen tarvittavien geenien muodossa. Kaikki eliöt saavat DNA: nsa vanhemmiltaan.,
eturistiriita
kirjoittaja vakuuttaa, että tutkimus on tehty ilman mitään kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdollisia eturistiriitoja.