Absztrakt
a Baktériumok lehet fertőzött apró vírusok úgynevezett bakteriofágok (fágok). A bakteriofágok olyan kicsiek, hogy még egyetlen sejt sem van, hanem csak egy DNS-darab, amelyet fehérje bevonat vesz körül. Amikor megtámadnak egy baktériumot, a bakteriofágok nagyon gyorsan szaporodhatnak, amíg a baktérium fel nem robban, és sok új fágot szabadít fel., Billiónyi baktérium és bakteriofág él az emberi testben és azon, és ezek létfontosságúak a normális, egészséges élethez. Kíváncsiak vagyunk, hogy a fágok segítségével segíthetünk-e az orvosoknak a betegségek kezelésében, és segíthetünk-e az embereknek egészséges életet élni.
A mikrobióma-egy új emberi szerv?
képzelje el az izgalmat, ha az orvosok hirtelen új szervet fedeztek fel az emberi testben! Pontosan ez történt az elmúlt években. Most már tudjuk, hogy a tüdő, a vesék, az agy, a máj és a szív mellett egy másik szervet is figyelembe kell vennünk—a mikrobiómát., Ez az új szerv teljesen más, mert mikrobákból, nem pedig emberi sejtekből készül. A mikrobák apró organizmusok, amelyek baktériumokat tartalmaznak. Egy csodálatos dolog ebben az új szervben az, hogy nélküle születünk. Ahogy születünk, baktériumokat kapunk anyáinktól, majd egyre több baktériumot adunk hozzá a környezetből, amíg körülbelül 1000 különböző típusú baktérium van a testünkön belül. A baktériumok kicsiek, de nagyon gyorsan szaporodnak, és csak néhány órán belül egy baktérium több ezer vagy akár több millió új baktériumgá válhat., Mindenkinek van egy egyedi mikrobióma, amely különbözik a többiektől. Egész életünkben megvannak a mikrobiomjaink. A mikrobióma többnyire a bélben található, de van bőr mikrobióma és tüdő mikrobióma is.
de várjon-a baktériumok egész életünkben velünk élnek? A legtöbbünk úgy gondolja, hogy a baktériumok csak piszkos dolgokon vannak jelen, de mindenhol vannak, beleértve bennünk is. A baktériumok nem csak megbetegítenek minket—sok hasznos munkát végezhetnek, például a tejet joghurtokká és sajtokká alakíthatják, vagy segíthetik a növények növekedését., A mikrobiomjainkban lévő baktériumokra van szükségünk, hogy segítsünk megemészteni az ételeinket, és hogy” kiképezzük ” immunrendszerünket, többek között fontos szerepekben. Laboratóriumok százai szerte a világon azon dolgoznak, hogy megértsék a mikrobióma által az emberi egészségben játszott egyéb szerepeket. A kutatások azt találták, hogy az emberek bizonyos betegségek és állapotok, mint a gyulladásos bélbetegség vagy bizonyos rákok különböző mikrobiómák, mint az egészséges emberek, de nehéz volt megmutatni, hogy a változások a mikrobióma felelősek ezek a betegségek., Amellett, hogy a mikrobiomot bél-és bőrproblémákhoz kötik, a közelmúltban végzett munka meggyőző bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a bélben lévő baktériumok befolyásolhatják agyunkat! Például, amikor a kutatók a depresszióban szenvedő emberekből a bél mikrobiomját patkányokba vitték, az állatok olyan viselkedést mutattak be, amelyek szintén jellemzőek a depresszióra. A nem depressziós emberek mikrobiomjainak nem volt ilyen hatása.,
bakteriofágok-a baktériumokat megfertőző vírusok
mikrobiomáink billió baktériumot tartalmaznak, amelyek a testünkben vagy a testünkön élnek, de a bennünk élő élet sokfélesége nem áll meg ott. Jonathan Swift Ír költő, ki írta a szöveget:
Szóval, naturalisták megfigyelni, egy bolha
a kisebb bolha, hogy ő áldozatát;
, S ezek kisebb még, hogy harapja meg őket,
, Majd így folytatja ad infinitum.
Swift még soha nem hallott a mikrobiomról, de tökéletesen leírta., Vannak baktériumaink, amelyek rajtunk élnek, a baktériumok pedig bakteriális vírusokkal rendelkeznek, amelyek rajtuk élnek (1.ábra). Ezeket a vírusokat bakteriofágoknak (vagy fágoknak) nevezik. A vírusok abban különböznek a baktériumoktól, hogy nem sejtekből készülnek, hanem egy fehérjebőrbe csomagolt DNS-ből (vagy RNS-ből) állnak. A vírusok olyan kicsiek, hogy normál mikroszkópokkal nem látjuk őket. Annak érdekében, hogy megértsd a méretüket, ha egy fág a mondat végén lévő időszak mérete lenne, akkor az emberek majdnem 4 mérföld (6 km) magasak lennének! A fágok a legegyszerűbb és legelterjedtebb élőlények a földön.,
- 1.ábra – az emberek sok baktériumot tartalmaznak mikrobiomainkban, főleg a bélben.
- ezeket a baktériumokat bakteriofágoknak nevezett bakteriális vírusok támadhatják meg.
a fágok nagyon szépek (2.ábra), és a szaporodásuk módja nagyon érdekes. A fág egy baktériumhoz kötődik,és DNS-ét a baktériumsejtbe fecskendezi., A baktérium ezután fággyárgá alakul, amely akár 100 új fágot termel, mielőtt felrobban, felszabadítva a fágokat, hogy több baktériumot támadjon meg. Ez azt jelenti, hogy a fágok sokkal gyorsabban növekedhetnek, mint a baktériumok. Egyes országokban, különösen Kelet-Európában, a fágokat valójában bakteriális fertőzések kezelésére használják. Minden fág csak egyféle baktériumot képes megölni, tehát ha az orvos tudja, hogy milyen baktériumok fertőzik meg a beteget, akkor lehetséges, hogy a betegnek olyan fágot adjon, amely megfertőzheti és megölheti az ilyen típusú baktériumokat. A fágok nem képesek megfertőzni az emberi sejteket, így nem jelentenek veszélyt ránk.,
- 2.ábra – a bakteriofágoknak fehérjefejük és farkuk van, amelyek DNS-sel vannak ellátva.
- amikor egy fág megtámad egy baktériumot, befecskendezi a DNS-ét. A baktérium több fágot hoz létre, amelyek felszabadulnak, amikor a baktérium felrobban.
fágok bennünk
évek óta tudjuk, hogy sok fág van jelen a bélben, de valójában nem sokat tudtunk róluk. Tehát elkezdtük tanulmányozni őket., Először elválasztottuk a fágokat minden mástól a bélben, majd szekvenáltuk őket. A szekvenálás lehetővé tette számunkra, hogy” olvassuk ” a fág DNS-ét, és megjósoljuk, hogy hány és milyen fágok vannak jelen. Csodálkoztunk, hogy megtudjuk, hogy több tízezer különböző fág van az emberi bélben. Legtöbbjük teljesen ismeretlen volt. A bélfágok egy része nagyon egyszerű, csak három génje van, míg mások hatalmasak, több mint 500 génnel rendelkeznek.
ha sok fág van jelen a bélben, és nagyon gyorsan szaporodnak,miért nem törlik ki az összes bélbaktériumot?, Nos, mint gyakran a tudományban, a válasz meglehetősen bonyolult. Néha a fág nem találja meg a helyes bakteriális célpontot a bél nagyon zsúfolt környezetében. Továbbá, a baktériumok különböző módon védekezhetnek a fágok ellen, beleértve a fág kötődésének megakadályozását, a fág DNS-ének levágását a sejtbe való belépéskor, sőt az “öngyilkosság” drasztikus lépését is, hogy megakadályozzák a fág szaporodását és megtámadják a baktériumok közeli hozzátartozóit., Ennek eredményeként a bélben a fágok és a baktériumok között összetett egyensúly alakul ki, és stabil kapcsolat alakul ki. A baktériumok folyamatosan fejlődnek a fágok elleni küzdelemben, a fágok pedig gyorsan fejlődnek a bakteriális védekezés leküzdésére.
miért fontos a bakteriofágok tanulmányozása?
miért érdekli a fágok tanulmányozása a bélben? Miért Finanszíroz bárki olyan laboratóriumokat, mint a miénk és mások, akik megpróbálják megérteni ezeket az egyszerű, mégis összetett lényeket? Az egyik kiváló ok az, hogy sok alapvető biológiai elvet tanulhatunk a fágok tanulmányozásával., Jó néhány Nobel-díjat ítéltek oda a fágkutatóknak éppen ezért. A közelmúltban, 2018-ban a kémiai Nobel-díjat George Smith és Gregory Winter kapta, akik arra használták fel a tényt, hogy a fág gyorsan növekszik és mutálódik, hogy új antitesteket fejlesszenek ki, amelyeket számos betegség gyógyítására használtak, beleértve a rák bizonyos formáit is.
egy másik ok, amiért a fágokat a bélben tanulmányozzuk, az az, hogy reméljük, hogy nagyon pontos módot nyújtanak nekünk a mikrobióma manipulálására vagy mérnökére., Hipotézisünk az, hogy a fágok a mikrobióma egyik legfontosabb része, és kísérleteket tervezünk és végzünk az ötlet tesztelésére. Az egyik dolog, amit csinálunk, a fág átvitele az egészséges mikrobiómából egy mikrobiómába, amelyet az antibiotikumok károsítottak, hogy lássuk, vissza tudjuk-e állítani az egészséges mikrobiómát.
még akkor is, ha hipotézisünk tévesnek bizonyul, szinte biztosan sok mindent megtanulunk az út mentén., De ha igazunk van, akkor egy nap az orvosok képesek lesznek fágokat használni a mikrobióma újraformálására az egészségtelentől az egészséges állapotig, ami esetleg segíthet számos betegség vagy rendellenesség gyógyításában. Talán azáltal, hogy nagyon sok fágot adunk hozzá néhány specifikus célbaktériumhoz, pozitív módon megváltoztathatjuk a mikrobiomot. Talán lesz egy idő a jövőben, amikor a sérült mikrobiomot fágok segítségével “megjavíthatjuk”, hasonlóan ahhoz, ahogyan a sebészek jelenleg pontosan a sérült szíven vagy májon működhetnek., De ez csak akkor lesz lehetséges, ha sokkal jobban megértjük a fágok számát és természetét, és annyi kísérletet kell tenni annak érdekében, hogy elérjük ezt a pontot.
egy híres tudós, Sir Peter Medawar egyszer a vírusokat “egy fehérjébe csomagolt rossz hírnek” írta le, de a jövőben reméljük, hogy megmutatjuk, hogy a fágok “egy fehérjébe csomagolt lehetőség.”
Glossary
Microbiome: a gyűjtemény az összes mikrobák egy adott környezetben, mint az emberi szervezetben.,
mikroba: mikroszkopikus organizmusok, például baktériumok, gombák és bakteriofágok.
baktériumok: egyfajta mikroba. A baktérium egyetlen sejt, amely két sejtet képezhet.
vírus: olyan mikroba típus, amely fertőzheti a sejteket. Az emberi vírusok megfertőzik az emberi sejteket, a növényi vírusok megfertőzik a növényi sejteket stb.
bakteriofág: baktériumokat megfertőző vírus, amelyet fágnak is neveznek.
DNS: az a molekula,amely az összes információt a fehérjék előállításához szükséges gének formájában hordozza. Minden szervezet megkapja a DNS-t a szüleitől.,
összeférhetetlenség
a szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.