rezumat
bacteriile pot fi infectate cu virusuri mici numite bacteriofagi (fagi). Bacteriofagii sunt atât de mici încât nu au nici măcar o singură celulă, ci sunt doar o bucată de ADN înconjurată de un strat proteic. Când atacă o bacterie, bacteriofagii se pot multiplica foarte repede până când bacteria izbucnește și eliberează o mulțime de fagi noi., Trilioane de bacterii și bacteriofagi trăiesc în și pe corpul uman și sunt vitale pentru o viață normală și sănătoasă. Suntem interesați să vedem dacă putem folosi fagi pentru a ajuta medicii să trateze boli și pentru a ajuta oamenii să trăiască o viață sănătoasă.
microbiomul—un nou Organ uman?
Imaginați-vă emoția dacă medicii au descoperit brusc un nou organ în corpul uman! Exact asta s-a întâmplat în ultimii ani. Acum știm că, pe lângă plămâni, rinichi, creier, ficat și inimă, avem un alt organ de luat în considerare—microbiomul., Acest nou organ este complet diferit, deoarece este format din microbi, mai degrabă decât din celule umane. Microbii sunt organisme mici care includ bacterii. Un lucru uimitor despre acest nou organ este că ne naștem fără el. Pe măsură ce ne naștem, obținem bacterii de la mamele noastre și apoi continuăm să adăugăm din ce în ce mai multe bacterii din mediul înconjurător, până când avem aproximativ 1.000 de tipuri diferite de bacterii pe și în interiorul corpului nostru. Bacteriile sunt minuscule, dar se pot multiplica foarte repede și, în doar câteva ore, o bacterie poate deveni mii sau chiar milioane de bacterii noi., Toată lumea are un microbiom unic, diferit de toți ceilalți. Avem microbiomii noștri pentru întreaga noastră viață. Microbiomul este localizat în cea mai mare parte în intestin, dar există și un microbiom al pielii și un microbiom pulmonar.dar așteptați-bacteriile trăiesc cu noi toată viața noastră? Cei mai mulți dintre noi cred că bacteriile sunt prezente doar pe lucruri murdare, dar sunt peste tot, inclusiv în interiorul nostru. Bacteriile nu ne îmbolnăvesc doar—ele pot face o mulțime de lucrări utile, cum ar fi transformarea laptelui în iaurt și brânză sau ajutarea plantelor să crească., Avem nevoie de bacteriile din microbiomii noștri pentru a ne ajuta să ne digerăm alimentele și să ne „antrenăm” sistemul imunitar, printre alte roluri importante. Sute de laboratoare din întreaga lume lucrează pentru a înțelege celelalte roluri pe care microbiomul le joacă în sănătatea umană. De cercetare a constatat că persoanele cu anumite boli și condiții, cum ar fi Boala Inflamatorie Intestinala sau anumite tipuri de cancer au diferite microbiomes decât oameni sănătoși, dar a fost dificil pentru a arăta dacă modificările în microbiome sunt responsabile pentru aceste boli., Pe lângă faptul că leagă microbiomul de problemele intestinale și ale pielii, lucrările recente au oferit chiar dovezi convingătoare că bacteriile din intestin ne pot influența creierul! De exemplu, atunci când cercetătorii au transferat microbiomul intestinal de la oamenii care suferă de depresie la șobolani, animalele au început să demonstreze comportamente care sunt, de asemenea, caracteristice depresiei. Microbiomii de la oamenii care nu sunt deprimați nu au avut acest efect.,
Bacteriofagi—Virusuri Care infecteaza Bacteriile
microbiomes conține trilioane de bacterii care trăiesc în și pe corpul nostru, dar diversitatea de viață în noi nu se oprește aici. Jonathan Swift a fost un poet Irlandez care a scris linii:
Deci, naturaliști observa, un purice
Are mici purici pe el, pradă;
Și acestea au mai mici încă să muște ‘em,
Și deci continua ad infinitum.Swift nu a auzit niciodată de microbiom, dar a descris-o perfect., Avem bacterii care trăiesc pe noi, iar bacteriile au virusuri bacteriene care trăiesc pe ele (Figura 1). Aceste virusuri sunt numite bacteriofagi (sau fagi). Virusurile diferă de bacterii prin faptul că nu sunt alcătuite din celule, ci constau într-o bucată de ADN (sau ARN) ambalată într-un strat proteic. Virușii sunt atât de mici încât nu le putem vedea cu microscoape normale. Pentru a vă da un sentiment de dimensiunea lor, dacă un fag ar fi dimensiunea perioadei de la sfârșitul acestei propoziții, atunci oamenii ar fi aproape 4 mile (6 km) înălțime! Fagii sunt cele mai simple și mai abundente organisme de pe pământ.,
- Figura 1 – Oamenii conține o mulțime de bacterii în nostru microbiomes, cea mai mare parte în intestin.aceste bacterii pot fi atacate de virusuri bacteriene numite bacteriofagi.
Fagi sunt într-adevăr foarte frumos (Figura 2) și modul de reproducere este destul de interesant. Un fag se atașează de o bacterie și își injectează ADN-ul în celula bacteriană., Bacteria se transformă apoi într-o fabrică de fagi, producând până la 100 de fagi noi înainte de a izbucni, eliberând fagii pentru a ataca mai multe bacterii. Aceasta înseamnă că fagii pot crește mult mai repede decât bacteriile. În unele țări, în special în Europa de Est, fagii sunt de fapt utilizați pentru a trata infecțiile bacteriene. Fiecare fag poate ucide un singur tip de bacterii, deci dacă un medic știe ce fel de bacterii infectează un pacient, ar putea fi posibil să-i dăm pacientului un fag care poate infecta și ucide acel tip de bacterii. Fagii nu pot infecta celulele umane și, prin urmare, nu reprezintă o amenințare pentru noi.,
- Figura 2 – Bacteriofagi au proteine capete și cozi, care sunt ambalate cu ADN-ul.
- când un fag atacă o bacterie, își injectează ADN-ul. Bacteria le face mai mulți fagi care sunt eliberați atunci când bacteria izbucnește.
Fagi În Noi
Ne-am fi cunoscut de ani de zile că o mulțime de fagi sunt prezente în intestin, dar noi chiar nu stiam foarte multe despre ei. Așa că am început să le studiem., În primul rând, am separat fagii de orice altceva în intestin, și apoi le-am secvențiat. Secvențierea ne-a permis să „citim” ADN-ul fagului și să prezicem câte și ce tipuri de fagi sunt prezenți. Am fost uimiți să aflăm că există zeci de mii de fagi diferiți în intestinul uman. Cele mai multe dintre ele erau complet necunoscute. Unii dintre fagii intestinali sunt foarte simpli și au doar trei gene, în timp ce alții sunt uriași și au mai mult de 500 de gene.dacă există o mulțime de fagi prezenți în intestin și se reproduc foarte repede, de ce nu elimină toate bacteriile intestinale?, Ei bine, așa cum se întâmplă adesea în știință, răspunsul este destul de complicat. Uneori, fagul nu își poate găsi ținta bacteriană corectă în mediul foarte aglomerat al intestinului. De asemenea, bacteriile pot să se apere împotriva fagi în diverse moduri, inclusiv prevenirea fage de fixare, tocarea molimei ADN-ul intră în celulă, și chiar a lua la pas drastic de-a „sinucis” pentru a preveni fagul de la înmulțirea și ataca bacteriile rude apropiate., Ca urmare, există un echilibru complex între fagii și bacteriile din intestin și se formează o relație stabilă. Bacteriile evoluează constant pentru a combate fagii, iar fagii evoluează rapid pentru a depăși apărarea bacteriană.
de ce este Important să studiem bacteriofagii?
De ce suntem interesați să studiem fagii din intestin? De ce finanțează cineva laboratoare ca ale noastre și altele care încearcă să înțeleagă aceste creaturi simple, dar complexe? Un motiv excelent este că putem învăța o mulțime de principii biologice fundamentale prin studierea fagilor., Destul de multe premii Nobel au fost acordate cercetătorilor de fag din acest motiv. Recent, în 2018 Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat lui George Smith și Grigorie de Iarnă care a folosit faptul că fagul crește și evolua rapid pentru a dezvolta noi anticorpi care au fost folosite pentru a vindeca multe boli, inclusiv unele forme de cancer.un alt motiv pentru care studiem fagii din intestin este că sperăm că ne-ar putea oferi o modalitate foarte precisă de a manipula sau de a proiecta microbiomul., Ipoteza noastră este că fagii sunt una dintre cele mai importante părți ale microbiomului și proiectăm și efectuăm experimente pentru a testa această idee. Un lucru pe care îl facem este transferul fagului dintr-un microbiom sănătos într-un microbiom care a fost deteriorat de antibiotice, pentru a vedea dacă putem restabili un microbiom sănătos.chiar dacă ipoteza noastră se dovedește a fi greșită, aproape sigur vom învăța încă o mulțime de lucruri pe parcurs., Dar dacă avem dreptate, atunci într-o zi medicii ar putea folosi fagi pentru a re-modela microbiomul de la o stare nesănătoasă la o stare sănătoasă, ceea ce ar putea ajuta la vindecarea mai multor boli sau tulburări. Poate prin adăugarea unui număr foarte mare de fagi împotriva câtorva bacterii țintă specifice, am putea schimba microbiomul într-o manieră pozitivă. Poate că va exista un moment în viitor când vom putea „repara” un microbiom deteriorat folosind fagi, similar cu modul în care chirurgii pot funcționa în prezent exact pe o inimă sau ficat deteriorat., Dar acest lucru va fi posibil numai după ce vom înțelege mult mai bine numărul și natura fagilor noștri și trebuie făcute atât de multe experimente pentru a ajunge la acel punct.un om de știință celebru pe nume Sir Peter Medawar a descris odată virușii ca fiind „o veste proastă înfășurată într-o proteină”, dar, în viitor, sperăm să arătăm că fagii sunt „o oportunitate înfășurată într-o proteină.”
Glosar
Microbiome: colectarea tuturor microbilor într-un anumit mediu, ca și în corpul uman.,microbul: organisme microscopice, cum ar fi bacterii, ciuperci și bacteriofagi.
bacterii: un tip de microb. O bacterie este o singură celulă care se poate diviza pentru a forma două celule.
Virus: un tip de microb care poate infecta celulele. Virusurile umane infectează celulele umane, virusurile plantelor infectează celulele plantelor etc.bacteriofagul: un virus care infectează bacteriile, numit și fag.
ADN: molecula care poartă toate informațiile sub formă de gene necesare pentru a produce proteine. Toate organismele își obțin ADN-ul de la părinți.,
Conflict de interese
autorul declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.