معلومة

هل يمكنك تصميم عاثية تهاجم جزء البكتيريا الذي يجعلها مقاومة للمضادات الحيوية؟

هل يمكنك تصميم عاثية تهاجم جزء البكتيريا الذي يجعلها مقاومة للمضادات الحيوية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قرأت في إحدى الصحف عن حالة اكتشفوا فيها فيروسًا يمكنه مهاجمة شكل معين من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وتمكنوا من إنقاذ فتاة من موت محقق من خلال "إصابتها" بالفيروس.

انظر هذه المقالة على سبيل المثال.

أود أن أعرف ما إذا كان من الممكن تكوين فيروس يهاجم جزء البكتيريا الذي يجعلها محصنة ضد المضادات الحيوية؟

أعني أنه إذا كان بإمكانك الجمع بين نوع معين من المضادات الحيوية مع فيروس يهاجم أي بكتيريا محصنة ضد هذا النوع المعين من المضادات الحيوية ، فإن البكتيريا في مكان سيء.


لقد قرأت من قبل ، والآن أقتبس هذه الإجابة

"البكتيريا عادة ما تكتسب آليات المقاومة من خلال النقل الأفقي للجينات (مثل الاقتران وعدوى الملتهمة)."

وأن البكتيريا يمكن أن تقاوم على سبيل المثال:

"إنتاج بيتا لاكتاماز الذي يعطل العديد من المضادات الحيوية القائمة على اللاكتام مثل البنسلين."

إذا كان بإمكانك بناء دواء يمكنه بطريقة ما مهاجمة البكتيريا بسبب الشفرة الجينية المحددة التي تمنح البكتيريا القدرة على إنتاج بيتا لاكتاماز ، فقد تكون قادرًا على مهاجمة جميع البكتيريا التي تشترك في نفس الشفرة الجينية التي تمنحها تلك القدرة ولا يمكن للبكتيريا أن تتحور لتهرب دون أن تفقد مقاومتها للبنسلين.


تحقق من العلاج بالعاثيات. لمزيد من التفاصيل ، تحقق من مراجعات Levin & Bull (2004) و Skurnik & Strauch (2006). كانت الفكرة موجودة منذ بعض الوقت وهناك بحث مستمر نشط في هذا المجال.

ومع ذلك ، فإن هذه الفكرة تتضمن فقط قتل البكتيريا التي تستخدم العاثيات ولا تقلل من مقاومتها للمضادات الحيوية. يمكن أن تقتل البكتيريا المحصنة ضد المضادات الحيوية بواسطة الفيروسات (و والعكس صحيح). إذا كنت تستخدمها معًا ، فمن المحتمل أن تكون هناك تأثيرات تآزرية في ظل نظام معين.

تم إجراء تجربة سريرية أخرى لتقييم مزيج من المضاد الحيوي إنروفلوكساسين والعاثيات المعطاة عن طريق العضل (هوف وآخرون ، 2004). قدم كلا العلاجين بشكل فردي علاجات فعالة لعدوى الإشريكية القولونية ، لكن التآزر بين العلاجين أدى إلى حماية كاملة للطيور ، مما يشير إلى قيمة كبيرة للعلاج المشترك.
Skurnik & Strauch (2006)

قد لا يكون العلاج المشترك دائمًا متآزرًا ؛ يمكن أن تكون أيضًا معادية ، وبالتالي يجب تطبيق استراتيجية علاجية جيدة (Chaudhry et al. ، 2017).

كما هو مذكور أعلاه للتوبراميسين ، يمكن أن تكون المضادات الحيوية معادية للعاثية لأنها تقلل من كثافة البكتيريا وبالتالي من قدرة هذه الفيروسات على التكاثر [43]. والأسوأ من ذلك ، قد تتداخل المضادات الحيوية مع تكاثر العاثيات داخل الخلية ، مما يتسبب في انخفاض أعداد العاثيات [41 ، 44 ، 45]. تتمثل إحدى طرق اختبار تأثيرات هذا العداء المحتمل في العلاج بالعاثية أولاً ثم علاجه بالمضاد الحيوي ، ومقارنة النتيجة بحالة العلاج المتزامن. هنا ، استخدمنا تأخيرات تتراوح بين 4 و 24 ساعة. تظهر النتائج آثارًا كبيرة للعلاج المتأخر بالعاثية لبعض المضادات الحيوية ولكن ليس لها تأثير على البعض الآخر (الشكل 4). التأثيرات الوحيدة ذات الدلالة الإحصائية للتأخير هي التأخير لمدة 24 ساعة باستخدام الجنتاميسين والتوبراميسين ، لكن حجم التأثير عميق. هذان نوعان من الأدوية الثلاثة التي أدى العلاج المتزامن إلى تثبيط تكاثر الملتهمة (الشكل 4 ب). أظهر العقار الثالث من هذا القبيل الذي قمع تكاثر العاثيات مع العلاج المتزامن (سيبروفلوكساسين) أيضًا قتلًا أكبر مع العلاج بالتهام أولًا ، لكن الإحصائيات فشلت في رفض الفرضية الصفرية بعدم وجود تأثير للتأخير. هذه القضية تستدعي المزيد من التحقيق.

لسوء الحظ ، فإن العاثيات هي خاصة بالمضيف وبالتالي فهي ليست واسعة النطاق مثل المضادات الحيوية. إنها مثل فيروسات الحيوانات: من المرجح ألا يصيب الفيروس الذي يصيب القطط البشر. عدد قليل جدًا من الفيروسات لديها مجموعة واسعة من المضيفين.


لاستعلامك:

إذا كان بإمكانك بناء دواء يمكنه بطريقة ما مهاجمة البكتيريا بسبب الشفرة الجينية المحددة التي تمنح البكتيريا القدرة على إنتاج بيتا لاكتاماز ، فقد تكون قادرًا على مهاجمة جميع البكتيريا التي تشترك في نفس الشفرة الجينية التي تمنحها تلك القدرة و لا يمكن للبكتيريا أن تتحور لتهرب دون أن تفقد مقاومتها للبنسلين.

الجواب هو أنه ممكن من حيث المبدأ. توجد طرق للتخلص من جينات معينة (يعد كريسبر كاس أحد هذه الطرق). ومع ذلك ، فإن المشكلة تكمن في توصيل هذه الجزيئات التي تتوسط هذه الضربة القاضية ، إلى الخلايا البكتيرية. لذلك ، عليك مرة أخرى الاعتماد على جزيئات مثل الفيروسات في التوصيل مما يعيدنا إلى المربع الأول: كيفية صنع آلات توصيل / فيروسات تستهدف جميع البكتيريا المسببة للأمراض. علاوة على ذلك ، فإن آليات مقاومة المضادات الحيوية متنوعة. بالنظر إلى العديد من العوامل الأخرى (التي لن أذكرها هنا) ، من الصعب جدًا إنشاء نظام فعال لاستهداف الجينات المقاومة للمضادات الحيوية في البكتيريا المختلفة.


من الممكن أن تكون بعض الحلول المصممة هندسيًا أكثر فاعلية من مجرد العلاج بالعاثيات بمفردها. على سبيل المثال ، تخيل ما إذا كان بإمكانك توصيل CRISPR-Cas مع عاثية مستحللة (أي أن الملتهمة توفر حمولة CRISPR-Cas ، ويتم دمج هذه الحمولة في جينوم المضيف بدون يقتل البكتيريا على الفور). يمكن لنظام CRISPR-Cas بعد ذلك تنشيط التعبير ، وربما عدم تعديل الجينات ، ولكن دعنا نقول تقليل تنظيم جينات أو برامج مقاومة للمضادات الحيوية المعروفة ، وهذا ما يُعرف باسم تداخل CRISPR. يمكن إجراء هذا التنظيم للبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية ، ثم اتباعها بالمضادات الحيوية ، مما يؤدي إلى فعالية أعلى بكثير للعلاج. إنه مثل حصان طروادة! وقد بدأ الباحثون مؤخرًا في توسيع نطاق هذا النوع من برنامج CRISPRi لاستهداف العديد من الجينات في وقت واحد وأظهروا كيف يمكن لهذا النهج أن يقلل من "الناجين" من البكتيريا (يشار إليهم في الحقل بالمضادات) بأكثر من ترتيب من حيث الحجم بعد العلاج بالمضادات الحيوية مثل مثل الأمبيسلين ، أوفلوكساسين ، والسيفيكسيم (Reis et al. ، 2017).


العاثية - أسوأ عدو للبكتيريا؟

يتم تعريف الفيروسات على أنها عوامل معدية يمكن أن تتكاثر فقط داخل الخلايا الحية للمضيف. أصولهم التطورية غير واضحة إلى حد ما ، لكن النظريات تشمل التطور من البلازميدات أو البكتيريا. يمكن للفيروسات أن تصيب جميع أشكال الحياة ، وبعد 6 سنوات من اكتشافها من قبل ديمتري إيفانوفسكي في عام 1892 ، ذكر عالم البكتيريا إرنست هانبري هانكين أن عاملًا غير معروف في نهري الغانج ويامونا يمكن أن يقتل الكوليرا.

& نسخ معهد باستور - مشاع فوتوثيك / ويكيميديا F & eacutelix d & # 39H & eacuterelle

لم يكن هناك تقدم آخر في المنطقة حتى عام 1915 ، حيث تم اكتشاف العامل بشكل مستقل من قبل عالم البكتيريا البريطاني فريدريك تورت في عام 1915 ، وعالم الأحياء الدقيقة الفرنسي F & eacutelix d & rsquoH & eacuterelle في عام 1917. وقد تم إدراك أن هذه العوامل الجديدة كانت فيروسات تطفل على البكتيريا وأعطت هذه البكتيريا. العوامل التي يطلق عليها اسم الجراثيم (عادةً ما يتم اختصارها إلى الملتهمة) ، وترجمتها إلى آكل البكتيريا.

تتكون العاثيات من بروتينات وجينوم DNA أو RNA يمكن أن يكون بسيطًا جدًا ، يحتوي على أربعة جينات ، أو معقدة ، مع مئات الجينات. تصيب العاثيات عن طريق حقن جينومها في البكتيريا مما يعطل البكتيريا ودورة تكاثر طبيعية. هذا يجعل البكتيريا و rsquos ribosomes تنسخ الجينوم الفيروسي وتنتج بروتينات لتجميع الفيروسات الجديدة. ثم يتم إطلاق الفيروسات المضاعفة ، غالبًا عن طريق التحلل حيث تنفتح الخلية ، وتكون حرة في إصابة بكتيريا جديدة.

معيدو التدوير البحري

منذ الإبلاغ الأول عن العاثيات ، تم اكتشاف أنها من بين أكثر الكيانات شيوعًا وتنوعًا على هذا الكوكب. تشير التقديرات إلى أنه يمكن أن يكون هناك أكثر من 10 & 31 لاقمات خجولة ، أي أكثر من أي كائن حي آخر على هذا الكوكب مجتمعة. توجد العاثيات في كل مكان ، لكن المحيطات هي حقًا موطنها ، حيث يقدر الباحثون أن هناك حوالي 5 × 10 7 (50000000) لاقمات لكل مليلتر من الماء. يبدو أن هذه العاثيات البحرية مهمة لبيئة المحيطات. عندما تنفجر العاثيات من الخلية المضيفة من خلال التحلل ، يتم إطلاق المادة العضوية والمغذيات الموجودة داخل البكتيريا في المحيط ، مما يؤدي إلى خطوة حاسمة في دورة المغذيات المعروفة باسم التحويلة الفيروسية. وبهذه الطريقة ، يُعتقد أن العاثيات البحرية تقوم بتدوير الكربون عبر شبكة الغذاء ، وتنظم أيضًا التنوع البيولوجي الميكروبي عن طريق منع الانفجارات السكانية البكتيرية.

العلاج بالعاثيات

عند اكتشاف العاثيات ، لاحظ Felix d & rsquoH & eacuterelle أن العاثيات تظهر دائمًا في براز المرضى الذين يعانون من الشيغيلا قبل الشفاء مباشرة. أدى هذا الاكتشاف إلى زيادة البحث في استخدام العاثيات ضد الالتهابات البكتيرية فيما أصبح يعرف باسم العلاج بالعاثيات. بالمقارنة مع استخدام المضادات الحيوية كأدوية ، فإن استخدام العاثيات له فوائد. تقتل المضادات الحيوية البكتيريا بشكل عشوائي ، وتقضي على البكتيريا المفيدة ومسببات الأمراض ، في حين أن العاثيات أكثر تحديدًا لأنها تقتل فقط البكتيريا المسببة للأمراض وعادة ما تكون غير ضارة للمضيف ونباتات الأمعاء. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك العاثيات مؤشرًا علاجيًا مرتفعًا ، والفهرس العلاجي للدواء هو مقياس مدى أمان الدواء ، مع مؤشر عالٍ مما يعني أنه من المتوقع أن يكون لها آثار جانبية قليلة أو معدومة.

& نسخ Dr Graham Beards CC BY-SA 3.0 / Wikimedia Commons الجراثيم تصيب الخلية

عندما تم اكتشافها لأول مرة ، كان هناك إثارة كبيرة حول العاثيات لاستخدامها المحتمل كأدوية في ما أصبح يعرف باسم العلاج بالعاثيات. ومع ذلك ، على الرغم من أن الخصوصية العالية للعاثيات هي ميزة ، إلا أن هناك أيضًا عقبات ضخمة حيث يلزم وجود بنوك كبيرة و lsquobanks و rsquo من العاثيات ويجب تحديثها بانتظام لمواكبة العاثيات المتطورة باستمرار. هذه البنوك المتغيرة باستمرار تجعل من الصعب والمكلف التحقق من كل علاج بأمان. نظرًا لأن المضادات الحيوية كانت أكثر فاعلية وأقل تكلفة في الإنتاج ، فقد كان العلاج بالعاثيات سريعًا. ومع ذلك ، مع ظهور التهديد المتمثل في مقاومة مضادات الميكروبات ، هناك حاجة إلى بدائل للمضادات الحيوية ، فهل يمكن اعتبار العلاج بالعاثيات خيارًا قابلاً للتطبيق؟

ال مجلة علم الفيروسات العامة أطلقت مجموعة Bacteriophage. تم تحرير هذه المجموعة بواسطة الأستاذ تيتسويا هاياشي (جامعة كيوشو ، اليابان) ضيفًا ، وهي تجمع بين المقالات البحثية الأصلية والأساليب والمراجعات المصغرة والكاملة المتعلقة بتنوع العاثيات والأبحاث القائمة على الجينوم مع التركيز على أدوارها في التطور البكتيريا والنظم البيئية.

إذا كنت ترغب في الإرسال إلى المجموعة ، يمكنك القيام بذلك هنا. يرجى ذكر أن مخطوطتك مخصصة لمجموعة Bacteriophage عند تقديمها.


محتويات

تم الإبلاغ عن اكتشاف العاثيات من قبل الإنجليزي فريدريك تورت في عام 1915 [16] والفرنسية الكندية فيليكس دي هيريل في عام 1917. [17] [18] قال ديريل إن العاثيات تظهر دائمًا في براز شيغيلا مرضى الزحار قبل فترة وجيزة من بدء التعافي. [19] وسرعان ما علم أن العاثيات توجد في أي مكان تنتشر فيه البكتيريا: في المجاري ، وفي الأنهار التي تصطاد النفايات من الأنابيب ، وفي براز مرضى النقاهة. [20] تم التعرف على العلاج بالعاثيات على الفور من قبل الكثيرين على أنه وسيلة رئيسية للمضي قدمًا في القضاء على الالتهابات البكتيرية المسببة للأمراض. كان الجورجي ، جورج إليافا ، يقوم باكتشافات مماثلة. سافر إلى معهد باستير في باريس حيث التقى ديهيريل ، وفي عام 1923 أسس معهد إليافا في تبليسي ، جورجيا ، المكرس لتطوير العلاج بالعاثيات. يُستخدم العلاج بالعاثيات في روسيا وجورجيا وبولندا ، وقد تم استخدامه كعلاج وقائي لبعض الوقت في الجيش السوفيتي.

في روسيا ، سرعان ما بدأ البحث والتطوير المكثف في هذا المجال. في الولايات المتحدة خلال الأربعينيات من القرن الماضي ، تم تسويق العلاج بالعاثيات بواسطة شركة Eli Lilly and Company.

بينما كانت المعرفة تتراكم فيما يتعلق ببيولوجيا العاثيات وكيفية استخدام خليط العاثيات بشكل صحيح ، غالبًا ما كانت الاستخدامات المبكرة للعلاج بالعاثيات غير موثوقة. [21] منذ أوائل القرن العشرين ، كانت الأبحاث في تطوير المضادات الحيوية العلاجية جارية أيضًا ، وبحلول عام 1942 تمت تنقية المضاد الحيوي البنسلين جي بنجاح واستخدم خلال الحرب العالمية الثانية. أثبت العقار فعاليته بشكل غير عادي في علاج جنود الحلفاء المصابين الذين أصيبت جروحهم بالعدوى. بحلول عام 1944 ، أصبح إنتاج البنسلين على نطاق واسع ممكنًا ، وفي عام 1945 أصبح متاحًا للجمهور في الصيدليات. نظرًا لنجاح الدواء ، تم تسويقه على نطاق واسع في الولايات المتحدة وأوروبا ، مما دفع العلماء الغربيين إلى فقدان الاهتمام في الغالب باستخدام مزيد من العلاج ودراسة العلاج بالعاثيات لبعض الوقت. [22]

وبمعزل عن التطورات الغربية في إنتاج المضادات الحيوية في الأربعينيات ، واصل العلماء الروس تطوير علاج الملتهمة الناجح بالفعل لعلاج جروح الجنود في المستشفيات الميدانية. خلال الحرب العالمية الثانية ، استخدم الاتحاد السوفيتي العاثيات لعلاج العديد من الجنود المصابين بأمراض بكتيرية مختلفة على سبيل المثال الزحار والغرغرينا. واصل الباحثون الروس تطوير علاجاتهم وتحسينها ونشر أبحاثهم ونتائجهم. ومع ذلك ، بسبب الحواجز العلمية للحرب الباردة ، لم تتم ترجمة هذه المعرفة ولم تنتشر في جميع أنحاء العالم. [23] [24] نُشر ملخص لهذه المنشورات باللغة الإنجليزية في عام 2009 في "مراجعة أدبية للتطبيق العملي لأبحاث البكتيريا". [25]

توجد مكتبة ومركز أبحاث واسع النطاق في معهد جورج إليافا في تبليسي ، جورجيا. يعتبر العلاج بالعاثيات اليوم شكلاً واسع الانتشار من العلاج في تلك المنطقة. [26]

نتيجة لتطور مقاومة المضادات الحيوية منذ الخمسينيات وتقدم المعرفة العلمية ، كان هناك اهتمام متجدد في جميع أنحاء العالم بقدرة العلاج بالعاثيات للقضاء على الالتهابات البكتيرية والغشاء الحيوي المزمن متعدد الميكروبات (بما في ذلك في المواقف الصناعية [27]).

تم التحقيق في العاثيات كوسيلة محتملة للقضاء على مسببات الأمراض مثل كامبيلوباكتر في الطعام النيء [28] و الليستريا في الطعام الطازج أو لتقليل بكتيريا تلف الطعام. [29] في الممارسة الزراعية ، تم استخدام العاثيات لمحاربة مسببات الأمراض مثل كامبيلوباكتر, الإشريكية و السالمونيلا في حيوانات المزرعة ، المكورات اللبنية و فيبريو مسببات الأمراض في الأسماك من تربية الأحياء المائية و اروينيا, زانثوموناس، وغيرها في النباتات ذات الأهمية الزراعية. [30] [31] [32] كان أقدم استخدام في الطب البشري. تم استخدام العاثيات ضد أمراض الإسهال التي تسببها بكتريا قولونية, شيغيلا أو فيبريو وضد التهابات الجروح التي تسببها مسببات الأمراض الجلدية الاختيارية مثل المكورات العنقودية والمكورات العقدية. تم تطبيق نهج العلاج بالعاثيات مؤخرًا على الالتهابات الجهازية وحتى داخل الخلايا وإضافة الملتهمة غير المتكاثرة وإنزيمات العاثيات المعزولة مثل الليسين إلى ترسانة مضادات الميكروبات. ومع ذلك ، لا يتوفر دليل فعلي على فعالية أساليب العاثيات هذه في الميدان أو المستشفى. [29]

يمكن إرجاع بعض الاهتمام بالغرب إلى عام 1994 ، عندما أثبت Soothill (في نموذج حيواني) أن استخدام العاثيات يمكن أن يحسن نجاح ترقيع الجلد عن طريق تقليل الأساس الزائفة الزنجارية عدوى. [33] قدمت الدراسات الحديثة دعمًا إضافيًا لهذه النتائج في النظام النموذجي. [34]

على الرغم من أنه ليس "علاجًا بالعاثيات" بالمعنى الأصلي ، فإن استخدام العاثيات كآليات توصيل للمضادات الحيوية التقليدية يشكل استخدامًا علاجيًا آخر ممكنًا. [35] [36] كما تم وصف استخدام العاثيات لتوصيل العوامل المضادة للأورام بشكل أولي في المختبر تجارب الخلايا في زراعة الأنسجة. [37]

في يونيو 2015 ، استضافت وكالة الأدوية الأوروبية ورشة عمل لمدة يوم واحد حول الاستخدام العلاجي للعاثيات [38] وفي يوليو 2015 استضافت المعاهد الوطنية للصحة (الولايات المتحدة) ورشة عمل لمدة يومين بعنوان "علاج البكتيريا: إستراتيجية بديلة لمكافحة المخدرات مقاومة". [39]

في يناير 2016 ، استخدم بنجامين تشان Phages بنجاح في جامعة ييل لعلاج الحالات المزمنة الزائفة الزنجارية إصابة طبيب العيون علي أصغر خدادوست. [40] أثار هذا العلاج الناجح للعدوى التي تهدد الحياة عودة الاهتمام بعلاج العاثيات في الولايات المتحدة.

في عام 2017 ، زوج من العاثيات المعدلة وراثيًا جنبًا إلى جنب مع واحدة تحدث بشكل طبيعي (ما يسمى بـ "العاثية الموحلة") كل واحدة من بين تلك التي تم تصنيفها بواسطة Science Education Alliance-Phages Hunters المتقدمون في علم الجينوم والعلوم التطورية (SEA-PHAGES) في Howard Hughes Medical معهد جراهام هاتفول وزملاؤه ، استخدمه عالم الأحياء الدقيقة جيمس سوثيل في مستشفى جريت أورموند ستريت للأطفال في لندن لعلاج بكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية (خراج المتفطرة) إصابة امرأة شابة بالتليف الكيسي. [41] [42] [43] [44]

يقدم علاج البكتيريا بديلاً محتملاً للعلاجات التقليدية بالمضادات الحيوية للعدوى البكتيرية. [45] من المتصور أنه على الرغم من أن البكتيريا يمكن أن تطور مقاومة للعاقمات ، إلا أنه قد يكون التغلب على المقاومة أسهل من مقاومة المضادات الحيوية. [46] [47] مثلما يمكن للبكتيريا أن تطور المقاومة ، يمكن للفيروسات أن تتطور للتغلب على المقاومة. [48]

تعد العاثيات محددة جدًا ، وتستهدف سلالة واحدة أو بضع سلالات من البكتيريا. [49] للمضادات الحيوية التقليدية تأثير واسع النطاق ، حيث تقتل البكتيريا الضارة والبكتيريا المفيدة مثل تلك التي تسهل هضم الطعام. تجعل الأنواع وخصوصية سلالة العاثيات من غير المحتمل أن يتم قتل البكتيريا غير الضارة أو المفيدة عند محاربة العدوى. [50]

يقوم عدد قليل من المجموعات البحثية في الغرب بهندسة طيف أوسع من العاثيات ، وكذلك مجموعة متنوعة من علاجات MRSA ، بما في ذلك ضمادات الجروح المشبعة ، والعلاج الوقائي لضحايا الحروق ، والخيوط المشبعة بالعاثيات. [51] [47] Enzybiotics هو تطور جديد في جامعة Rockefeller ينتج إنزيمات من العاثيات. يمكن استخدام إنزيمات الملتهمة المنقاة المؤتلفة كعوامل منفصلة مضادة للجراثيم في حد ذاتها. [52]

كما أن للعلاج بالعاثيات القدرة على الوقاية من الأمراض المعدية للشعاب المرجانية أو علاجها. هذا يمكن أن يساعد في تراجع الشعاب المرجانية حول العالم. [53]

تحرير المجموعة

تتضمن أبسط طريقة لمعالجة العاثيات جمع عينات محلية من المياه التي يحتمل أن تحتوي على كميات كبيرة من البكتيريا والعاثيات ، على سبيل المثال منافذ الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي ومصادر أخرى. [10] يتم أخذ العينات وتطبيقها على البكتيريا التي سيتم تدميرها والتي تم استزراعها على وسط النمو.

إذا ماتت البكتيريا ، كما يحدث عادةً ، يُطرد الخليط مركزياً وتتجمع العاثيات فوق الخليط ويمكن سحبها.

يتم بعد ذلك اختبار محاليل الملتهمة لمعرفة أي منها يظهر آثار تثبيط النمو (الاستسالة) أو تدمير (تحلل) البكتيريا المستهدفة. يتم بعد ذلك تضخيم العاثية التي تظهر التحلل على مزارع البكتيريا المستهدفة ، وتمريرها من خلال مرشح لإزالة الكل باستثناء العاثيات ، ثم يتم توزيعها.

تحرير العلاج

اللاقمات "خاصة بالبكتيريا" ، وبالتالي ، من الضروري في كثير من الحالات أخذ مسحة من المريض وزرعها قبل العلاج. في بعض الأحيان ، قد يتطلب عزل العاثيات العلاجية بضعة أشهر حتى تكتمل ، لكن العيادات بشكل عام تحتفظ بإمدادات من الكوكتيلات العاثية لأكثر السلالات البكتيرية شيوعًا في منطقة جغرافية.

تُباع كوكتيلات العاثيات في الصيدليات في الدول الشرقية. [54] [55] تم تعديل تركيبة الكوكتيلات العاثية بشكل دوري لإضافة لاقمات فعالة ضد السلالات المسببة للأمراض الناشئة. [56]

يتم تطبيق العاثيات في الممارسة العملية عن طريق الفم أو موضعياً على الجروح المصابة أو تنتشر على الأسطح أو تُستخدم أثناء الإجراءات الجراحية. نادرًا ما يتم استخدام الحقن ، لتجنب أي مخاطر من آثار الملوثات الكيميائية التي قد تكون موجودة من مرحلة تضخيم البكتيريا ، والاعتراف بأن الجهاز المناعي يحارب بشكل طبيعي الفيروسات التي تدخل مجرى الدم أو الجهاز اللمفاوي.

تم استخدام العلاج الفردي بالعاثيات بنجاح بواسطة روبرت تي سكولي وآخرون لعلاج حالة مقاومة الأدوية المتعددة راكدة بومانية في الولايات المتحدة في عام 2015. [57] [58] تشير مراجعات العلاج بالعاثيات إلى أن هناك حاجة إلى مزيد من البحوث السريرية والميكروبيولوجية لتلبية المعايير الحالية. [59]

تحرير التجارب السريرية

تمويل أبحاث العلاج بالعاثيات والتجارب السريرية بشكل عام غير كافٍ ويصعب الحصول عليه ، حيث إنها عملية طويلة ومعقدة للحصول على براءات اختراع لمنتجات عاثيات البكتيريا. يعلق العلماء على أن `` أكبر عقبة تنظيمية '' ، في حين أن وجهة النظر الرسمية هي أن العاثيات الفردية ستحتاج إلى إثبات بشكل فردي لأنه سيكون معقدًا للغاية للقيام بمجموعة ، مع العديد من المتغيرات. نظرًا لخصوصية العاثيات ، سيكون العلاج بالعاثيات أكثر فاعلية مع حقنة الكوكتيل ، والتي ترفضها بشكل عام إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA). يتوقع الباحثون والمراقبون أنه لكي ينجح العلاج بالعاثيات ، يجب على إدارة الغذاء والدواء تغيير موقفها التنظيمي بشأن مزيج الأدوية المختلطة. [7] عادةً ما يقتصر الوعي العام والتعليم حول العلاج بالعاثيات على البحث العلمي أو المستقل بدلاً من وسائل الإعلام السائدة. [60]

في عام 2007 تم الانتهاء من المرحلة 1/2 من التجارب السريرية في المستشفى الملكي الوطني للحلق والأنف والأذن ، لندن ، من أجل الزائفة الزنجارية الالتهابات (التهاب الأذن). [61] [62] [63] تم نشر وثائق دراسة المرحلة 1 / المرحلة 2 في أغسطس 2009 في المجلة طب الأذن والأنف والحنجرة السريري. [64] تم الانتهاء الآن من التجارب السريرية للمرحلة الأولى في مركز جنوب غرب الإقليمي للعناية بالجروح ، لوبوك ، تكساس للحصول على مزيج معتمد من العاثيات ضد البكتيريا ، بما في ذلك P. الزنجارية, المكورات العنقودية الذهبية و الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية). [65] تم تطوير مزيج العاثيات من أجل التجارب السريرية وتوفيره بواسطة Intralytix. PhagoBurn ، وهي تجربة في المرحلة 1/2 من العلاج بالعاثيات P. الزنجارية تم إنهاء عدوى الجرح في فرنسا وبلجيكا في 2015-2017 مبكرًا لأن العلاج بالعاثيات لم يكن فعالًا. [66]

في يوليو 2020 ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على أول تجربة إكلينيكية للعلاج بالعاثية البخاخة في الولايات المتحدة. [2] ستركز هذه الدراسة المزدوجة التعمية التي يتم التحكم فيها عن طريق العلاج الوهمي في جامعة ييل على علاج عدوى Pseudomonas aeruginosa لدى المصابين بالتليف الكيسي.

ابتكرت Locus Biosciences مزيجًا من ثلاث لاقمات معدلة بتقنية CRISPR. ستنظر الدراسة التي أجريت في عام 2019 على 30 مريضًا في الحد من بكتريا قولونية في المسالك البولية. سيحصل عشرون مريضًا على كوكتيل البكتيريا ، وسيحصل 10 مريضًا على دواء وهمي. [67]

في فبراير 2019 ، وافقت إدارة الغذاء والدواء على أول تجربة سريرية للعلاج بالعاثيات عن طريق الوريد في الولايات المتحدة. [68] تشمل التحديات الأخلاقية المحيطة باستخدام الملتهمة في التجارب السريرية الحصول على موافقة المريض ، والاختيار المناسب للعلاجات (نظرًا لمخاطر وفوائد أنواع مختلفة من العاثيات) ، وتجنب المخاطر المرتبطة بالعاثية اللايسوجينية التي يمكن أن تنقل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية إلى مسببات الأمراض. بكتيريا. [69]

تحرير الإدارة

يمكن عادةً تجفيف العاثيات وتحويلها إلى أقراص دون تقليل الكفاءة ماديًا. [10] تم إثبات استقرار درجة الحرارة حتى 55 درجة مئوية وعمر التخزين لمدة 14 شهرًا لبعض أنواع العاثيات في شكل أقراص. [10]

يمكن استخدامه في صورة سائلة ، ويفضل تخزينه في قوارير مبردة. [10]

تعمل الإدارة عن طريق الفم بشكل أفضل عندما يتم تضمين مضاد للحموضة ، لأن هذا يزيد من عدد العاثيات الباقية على قيد الحياة في المرور عبر المعدة. [10]

غالبًا ما تتضمن الإدارة الموضعية التطبيق على الشاش الذي يتم وضعه على المنطقة المراد علاجها. [10]

تم استخدام العاثيات بنجاح في جامعة ييل من قبل بنيامين تشان لعلاج عدوى Pseudomonas في عام 2016. [40]

تم استخدام العلاج بالتنقيط بالعاثية الوريدية بنجاح لعلاج مريض مصاب ب MDR راكدة بومانية في مستشفى ثورنتون في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في عام 2017. [70]

تم استخدام العلاج بالعاثية البخاخة بنجاح لعلاج العديد من المرضى المصابين بالتليف الكيسي والبكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة في جامعة ييل كجزء من برنامج الاستخدام الرحيم. [71] [72]

في عام 2019 ، تلقى رجل من مدينة براونزفيل ، مينيسوتا ، مصابًا بعدوى بكتيرية مزمنة في ركبته ، علاجًا في عيادات مايو كلينك ، نجح في القضاء على البكتيريا وتجنب بتر الجزء السفلي من ساقه المخطط له. [73]

قد تجعل خصوصية السلالة البكتيرية العالية للعلاج بالعاثيات من الضروري للعيادات صنع كوكتيلات مختلفة لعلاج نفس العدوى أو المرض لأن المكونات البكتيرية لمثل هذه الأمراض قد تختلف من منطقة إلى أخرى أو حتى من شخص لآخر. بالإضافة إلى ذلك ، هذا يعني أنه يجب الاحتفاظ "بالبنوك" التي تحتوي على العديد من العاثيات المختلفة وتحديثها بانتظام مع العاثيات الجديدة. [7]

علاوة على ذلك ، يمكن للبكتيريا أن تطور مستقبلات مختلفة إما قبل العلاج أو أثناءه. هذا يمكن أن يمنع العاثيات من القضاء التام على البكتيريا. [10]

الحاجة إلى بنوك العاثيات تجعل الاختبارات التنظيمية للسلامة أكثر صعوبة وأكثر تكلفة بموجب القواعد الحالية في معظم البلدان. مثل هذه العملية من شأنها أن تجعل استخدام العلاج بالعاثيات على نطاق واسع أمرًا صعبًا. بالإضافة إلى ذلك ، قد تؤدي قضايا براءات الاختراع (خاصة المتعلقة بالكائنات الحية) إلى تعقيد التوزيع لشركات الأدوية التي ترغب في الحصول على حقوق حصرية على "اختراعها" ، مما قد يثني شركة تجارية عن استثمار رأس المال في ذلك.

كما هو معروف منذ ثلاثين عامًا على الأقل ، فإن المتفطرات مثل السل الفطري لديهم عاثيات محددة. [74] لم يتم اكتشاف عاثيات حلل حتى الآن المطثية العسيرة، وهي المسؤولة عن العديد من أمراض المستشفيات ، ولكن بعضها العاثيات المعتدلة (مدمج في الجينوم ، ويسمى أيضًا ليسوجينيك) معروف لهذا النوع ، وهذا يفتح طرقًا مشجعة ولكن مع مخاطر إضافية كما هو موضح أدناه.

قد يلعب التصور العام السلبي للفيروسات أيضًا دورًا في الإحجام عن تبني العلاج بالعاثيات. [75]

لم تُمنح الموافقة على العلاج بالعاثيات للاستخدام في البشر في الدول الغربية مع استثناءات قليلة. في الولايات المتحدة ، يسمح قانون واشنطن وأوريجون لأطباء العلاج الطبيعي باستخدام أي علاج قانوني في أي مكان في العالم على أساس تجريبي ، [76] وفي تكساس تعتبر العاثيات مواد طبيعية ويمكن استخدامها بالإضافة إلى (ولكن لا كبديل عن) العلاج التقليدي (تم استخدامها بشكل روتيني في عيادة العناية بالجروح في لوبوك ، تكساس ، منذ عام 2006). [77]

في عام 2013 ، "اجتذب مؤتمر Evergreen International Phage العشرين الذي يُعقد كل سنتين. 170 مشاركًا من 35 دولة ، بما في ذلك قادة الشركات والمعاهد المعنية بعلاجات العاثيات البشرية من فرنسا وأستراليا وجورجيا وبولندا والولايات المتحدة." [78]

تحرير السلامة

تثبت الكثير من الصعوبة في الحصول على الموافقة التنظيمية أنها مخاطر استخدام كيان ذاتي التكرار لديه القدرة على التطور. [27]

كما هو الحال مع العلاج بالمضادات الحيوية والطرق الأخرى لمواجهة الالتهابات البكتيرية ، تفرز البكتيريا السموم الداخلية حيث يتم تدميرها داخل المريض (تفاعل جارش-هركسهايمر). يمكن أن يسبب هذا أعراض الحمى في الحالات القصوى من الممكن حدوث صدمة سامة (مشكلة تظهر أيضًا مع المضادات الحيوية). [79] يجادل Janakiraman Ramachandran [80] بأنه يمكن تجنب هذه المضاعفات في تلك الأنواع من العدوى حيث من المحتمل أن يحدث هذا التفاعل باستخدام عاثيات معدلة وراثيًا والتي تم إزالة جينها المسؤول عن إنتاج الإندوليسين. بدون هذا الجين ، لا تزال البكتيريا المضيفة تموت ولكنها تظل سليمة لأن التحلل معطل. من ناحية أخرى ، يوقف هذا التعديل النمو الأسي للعاقمات ، لذا فإن العاثية المعطاة تعني خلية بكتيرية ميتة. [12] في نهاية المطاف يتم استهلاك هذه الخلايا الميتة من خلال مهام تنظيف المنزل العادية للخلايا البلعمية ، والتي تستخدم الإنزيمات لتفكيك البكتيريا بأكملها ومحتوياتها إلى بروتينات غير ضارة وعديدات السكاريد والدهون. [81]

لا يتم استخدام العاثيات المعتدلة (أو اللايسوجينية) بشكل عام علاجيًا ، حيث يمكن أن تعمل هذه المجموعة كطريقة للبكتيريا لتبادل الحمض النووي ، وهذا يمكن أن يساعد في نشر مقاومة المضادات الحيوية أو حتى ، من الناحية النظرية ، جعل البكتيريا مسببة للأمراض (انظر الكوليرا). ادعى كارل ميريل أن السلالات غير المؤذية من البكتيريا الوتدية ربما تم تحويلها إلى C. الخناق هذا "ربما قتل ثلث جميع الأوروبيين الذين جاءوا إلى أمريكا الشمالية في القرن السابع عشر". [82] لحسن الحظ ، يبدو أن العديد من العاثيات لا تتحلل إلا مع احتمال ضئيل في أن تصبح غير سامة. [83]

تبحث جامعة بريغهام يونغ عن استخدام العلاج بالعاثيات لعلاج الفطريات الأمريكية في نحل العسل. [84] [85] [86] يتم أيضًا دراسة العلاج بالعاثيات من أجل التطبيقات المحتملة في تربية الأحياء المائية. [87]

رواية عام 1925 والحائزة على جائزة بوليتسر عام 1926 السهام تستخدم العلاج بالعاثيات كنقطة حبكة. [88] [89] [90]

رواية جريج بير عام 2002 العناصر الحيوية ميزات العلاج بالعاثيات ، بناءً على الأبحاث السوفيتية ، المستخدمة لنقل المواد الجينية.

تضم مجموعة مقالات التاريخ العسكري لعام 2012 حول الدور المتغير للمرأة في الحرب ، "النساء في الحرب - من الجبهة الداخلية إلى خط المواجهة" فصلاً يعرض العلاج بالعاثيات: "الفصل 17: النساء اللائي أذابن الحرب الباردة". [91]

كتاب ستيفاني أ.ستراثدي لعام 2019 المفترس المثالي: رحلة عالمة الأوبئة لإنقاذ زوجها من بكتيريا خارقة مميتةشارك في كتابته مع زوجها توماس باترسون ، ونشرته مجموعة Hachette Book Group في عام 2019. ويصف محاولة الدكتورة ستراثدي الناجحة في نهاية المطاف لتقديم العلاج بالعاثيات كعلاج منقذ للحياة لزوجها ، الذي يعاني من حالة حرجة باستخدام Acinetobacter baumannii المقاوم للمضادات الحيوية تمامًا. العدوى بعد التهاب البنكرياس الشديد.


يمكن للفيروسات المهندسة أن تحارب ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية

العاثية هي فيروس يصيب البكتيريا. تصيب بكتيريا T4 بكتيريا الإشريكية القولونية. يبدأ غزو T4 بلمس جدار الخلية البكتيرية وحقن الحمض النووي الفيروسي من خلال ذيله الشبيه بالأنبوب (الأرجواني) في الخلية. إن "آلة تغليف" الحمض النووي (الألواح الوسطى واليمنى) بين "رأس" العاثية و "ذيلها" (أشواك خضراء ، صفراء ، زرقاء) تحافظ على الحمض النووي مزدوج الشريطة (اللوحة الوسطى ، الحمراء) على أهبة الاستعداد. الائتمان: فيكتور باديلا سانشيز ، الجامعة الكاثوليكية الأمريكية ، دعم المعاهد الوطنية للصحة من: المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية (NIH)

بينما يحارب العالم فيروس SARS-CoV-2 المسبب لوباء COVID-19 ، تلوح في الأفق مجموعة أخرى من مسببات الأمراض الخطيرة في الخلفية. يتزايد خطر البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية منذ سنوات ويبدو أنه يزداد سوءًا. إذا علمنا COVID-19 شيئًا واحدًا ، فهو أن الحكومات يجب أن تكون مستعدة لمزيد من أزمات الصحة العامة العالمية ، وهذا يشمل إيجاد طرق جديدة لمكافحة البكتيريا المارقة التي أصبحت مقاومة للأدوية الشائعة الاستخدام.

على عكس الوباء الحالي ، قد تكون الفيروسات أبطال الوباء القادم وليس الأشرار. أظهر العلماء أن الفيروسات يمكن أن تكون أسلحة عظيمة ضد البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.

أنا خبير في التكنولوجيا الحيوية والسياسة يركز على فهم كيف يمكن للمعلومات الجينية والبيولوجية الشخصية أن تحسن صحة الإنسان. يتفاعل كل شخص بشكل وثيق مع مجموعة فريدة من الفيروسات والبكتيريا ، ومن خلال فك رموز هذه العلاقات المعقدة ، يمكننا معالجة الأمراض المعدية التي تسببها البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية بشكل أفضل.

استبدال المضادات الحيوية بالعاثية

منذ اكتشاف البنسلين في عام 1928 ، غيرت المضادات الحيوية الطب الحديث. تقاوم هذه الجزيئات الصغيرة الالتهابات البكتيرية عن طريق قتل البكتيريا أو تثبيط نموها. The mid-20th century was called the Golden Age for antibiotics, a time when scientists were discovering dozens of new molecules for many diseases.

This high was soon followed by a devastating low. Researchers saw that many bacteria were evolving resistance to antibiotics. Bacteria in our bodies were learning to evade medicine by evolving and mutating to the point that antibiotics no longer worked.

As an alternative to antibiotics, some researchers are turning to a natural enemy of bacteria: bacteriophages. Bacteriophages are viruses that infect bacteria. They outnumber bacteria 10 to 1 and are considered the most abundant organisms on the planet.

Bacteriophages, also known as phages, survive by infecting bacteria, replicating and bursting out from their host, which destroys the bacterium.

Harnessing the power of phages to fight bacteria isn't a new idea. In fact, the first recorded use of so-called phage therapy was over a century ago. In 1919, French microbiologist Félix d'Hérelle used a cocktail of phages to treat children suffering from severe dysentery.

D'Hérelle's actions weren't an accident. In fact, he is credited with co-discovering phages, and he pioneered the idea of using bacteria's natural enemies in medicine. He would go on to stop cholera outbreaks in India and plague in Egypt.

Phage therapy is not a standard treatment you can find in your local hospital today. But excitement about phages has grown over the past few years. In particular, scientists are using new knowledge about the complex relationship between phages and bacteria to improve phage therapy. By engineering phages to better target and destroy bacteria, scientists hope to overcome antibiotic resistance.

Even if you are not a biologist, you may have heard of one type of bacterial immune system: CRISPR, which stands for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. This immune system helps bacteria store genetic information from viral infections. The bacteria then use that information to fight off future invaders, much as our own immune system can recognize a particular pathogen to fight off infection.

CRISPR proteins in bacteria locate and cut specific sequences of DNA or RNA found in viruses. Such precise cutting also makes CRISPR proteins efficient tools for editing the genomes of various organisms. This is why the development of CRISPR genome-editing technology won the Chemistry Nobel prize in 2020.

Now scientists are hoping to use the knowledge about CRISPR systems to engineer phages to destroy dangerous bacteria.

When the engineered phage locates specific bacteria, the phage injects CRISPR proteins inside the bacteria, cutting and destroying the microbes' DNA. Scientists have found a way to turn defense into offense. The proteins normally involved in protecting against viruses are repurposed to target and destroy the bacteria's own DNA. The scientists can specifically target the DNA that makes the bacteria resistant to antibiotics, making this type of phage therapy extremely effective.

The bacteria Clostridioides difficile is an antibiotic-resistant strain of bacteria that kills 29,000 people in the U.S. every year. In one demonstration of this CRISPR-based technique, researchers engineered phages to inject a molecule that directs the bacteria's own CRISPR proteins to chew up the bacteria's DNA like a paper shredder.

CRISPR isn't the only bacterial immune system. Scientists are discovering more using creative microbiology experiments and advanced computational tools. They have already found tens of thousands of new microbes and dozens of new immune systems. Scientists hope to find more tools that could help them engineer phages to target a wider range of bacteria.

Science is only half of the solution when it comes to fighting these microbes. Commercialization and regulation are important to ensure that this technology is in society's toolkit for fending off a worldwide spread of antibiotic-resistant bacteria.

Multiple companies are engineering phages or identifying naturally occurring phages to destroy specific harmful bacteria. Companies like Felix Biotechnology and Cytophage are producing specialized bacteria-killing phages to replace antibiotics in human health and agriculture. BiomX aims to treat infections common in chronic diseases like cystic fibrosis and inflammatory bowel disease using both natural and engineered phage cocktails. Thinking globally, the company PhagePro is using phages to treat cholera. These deadly bacteria affect people primarily in Africa and Asia.

Alongside the commercialization of phage therapy, policies that facilitate safe testing and regulation of the technology are vital. To avoid replicating America's poor COVID-19 response, I believe the world must invest in, engineer, and then test phage therapies. Proactive planning will help us combat whatever antibiotic-resistant bacteria might spread.

تم إعادة نشر هذه المقالة من The Conversation بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. Read the original article.


Phages provide a gene-delivery service for bacteria

Predation is just one type of phage-bacteria interaction taking place within the mammalian microbiome. Many phages are capable of inserting their genomes into the bacterial chromosome, a trick beyond the bounds of traditional predator-prey relationships in other kingdoms of life that adds complexity to the relationship between phages and bacteria, and consequently, to phages’ potential influences on human health.

This role for phages has long been of interest to Imperial College London’s José Penadés. Over the last 15 years or so, he and colleagues have described various ways in which many phages help bacteria swap genetic material among cells. He likens phages to cars that bacteria use to transport cargo around and says that, in his opinion, it almost makes sense to view phages as an extension of bacteria rather than as independent entities. “This is part of the bacterium,” he says. “Without phages, bacteria cannot really evolve. They are absolutely required.”

“With lateral [transduction] you can move huge parts of the bacterial chromosome.”

In the simplest case, the genetic material being transported consists of viral genes in the genomes of so-called temperate phages, which spend at least part of their lifecycle stashed away in bacterial chromosomes as prophages. These phages are coming to be appreciated by microbiologists as an important driver of bacterial evolution in the human microbiome, notes Hill. The lack of practical and accurate virus detection methods makes it difficult to precisely characterize a lot of the phages resident in mammalian guts, but microbiologists estimate that up to 50 percent are temperate phages, and, more importantly for human health, that many of them may carry genes relevant to bacterial virulence. Researchers have long known, for example, that many toxins produced by bacteria—including Shiga toxin, made by some pathogenic E. colأنا strains, and cholera toxin, secreted by the cholera-causing bacterium ضمة الكوليرا—are in fact encoded by viral genes contained in the bacterial chromosome, and that infection by temperate phages that carry these genes may be able to turn a harmless bacterial population into one that’s pathogenic.

Evidence from other studies points to phages as capable of transporting not just their own genomes, but bits of bacterial DNA as well. In the best-studied examples of this phenomenon, known as bacterial transduction, tiny chunks of the bacterial genome get packed up into viral particles instead of or alongside the phage genome, and are shuttled to other bacterial cells. In 2018, however, Penadés and colleagues presented results showing that very large pieces of bacterial DNA can also be exchanged this way, in a process the team named lateral transduction. Not only does the discovery have implications for how researchers understand viral replication in infected cells, it shines light on a novel way for bacteria to share their genes. “With lateral [transduction] you can move huge parts of the bacterial chromosome,” says Penadés. The team first observed the phenomenon in the important human pathogen المكورات العنقودية الذهبية, and is now looking for it in other taxa, he adds. “Right now, for us, it’s important to show that it’s a general mechanism, with many bugs involved.”

Although the research is still in the nascent stages, this mechanism could help explain findings from University of Barcelona microbiologist Maite Muniesa and others who have been studying whether phages transport antibiotic resistance genes between bacterial cells, and whether they can act as reservoirs for these genes in the natural environment. Early studies on this issue had proposed that, like many toxin genes, antibiotic resistance genes might be encoded in viral sequences and thus transported to bacteria with the rest of the viral genome. But the idea wasn’t without controversy—a 2016 analysis of more than 1,100 phage genomes from various environments concluded that phage genomes only rarely include antibiotic resistance genes. That study’s authors argued that prior reports of these genes in phage genomes were likely due to contamination, or to the difficulty of distinguishing viral sequences from bacterial ones.

Nevertheless, Muniesa’s team has published multiple reports of antibiotic resistance sequences in phage particles, including in samples of meat products from a Barcelonan fresh-food retailer, and more recently in seawater samples—not only from the Mediterranean coastline but even off the coast of Antarctica, far from human populations that use antibiotics. “We were pretty surprised that we found these particles in this area with low human influence,” Muniesa says. Although her team hasn’t determined whether the antibiotic resistance sequences are of phage or bacterial origin, she suspects they might be bacterial genes that ended up in phage particles during lateral transduction or some process like it. “Bacteria are using these phage particles in a natural way to move [genes] between their brothers and sisters, let’s say,” she says. “It’s happening everywhere.”

Duerkop cautions that it’s not yet clear how often phage-mediated transfer of antibiotic resistance genes occurs or how significant it is in the epidemiology of drug-resistant infections in people. “It’s not to say that antibiotic resistance can’t be mediated through phage,” he says. “I just don’t think it’s a major driver of antibiotic resistance.”

Whatever its natural role, temperate phages’ ability to insert themselves into bacterial genomes could have applications in new antibacterial therapies. Viruses that insert pathogenicity-reducing genes or disrupt the normal expression of the bacterial chromosome could be used to hobble dangerous bacteria, for example—an approach that proved successful last year in mouse experiments with Bordetella bronchiseptica, a bacterium that often causes respiratory diseases in livestock. Using a phage from the order Siphoviridae, researchers found that infected B. bronchiseptica cells were substantially less virulent in mice than control cells were, likely because the viral genome had inserted itself in the middle of a gene that the bacterium needs to infect its host. What’s more, injecting mice with the phage before exposing them to B. bronchiseptica seemed to completely protect them from infection by the microbe, hinting at the possibility of using temperate phages as vaccines against some bacteria.


Infectious Disease, Biological and Drug Defenses

When a pathogen enters the body, the person becomes infected.

Pathogens are a kind of parasite that survives by the energy they use from the host body. In this case, some pathogens have the ability to produce a poison that, if released, can damage your body. Therefore what is a pathogen?

Pathogens include bacteria, viruses, proteases and fungi. The larger pathogens like worms, which include smooth worms and roundworms.

  • Connect to host cells using pili
  • The structure of the peel can extend from the level of some bacteria. They are shorter than flagella. They are not movable and live in the bed close to bacteria Pilli makes them from the protein.
  • Duplicate
  • Invasion of host tissue                                               
  • Destruction of host cells by toxin   

السالمونيلا typhi transmitted through food and indirect transmission through contaminated water, meat products. These bacteria produce toxins.

The diagrams show a bacteria structure and also possible sites of infection.

Thee most common type is campylobacter and also most common cause of food poisoning in the UK. Infection is commonly caused by chicken poultry consumption. Non-pasteurized milk is a common contamination to the birds’ feces.

Viruses simply do not cause these simple disease, but also aids to AIDS, Ebola, hepatitis and herpes. The diagram shows a bacteriophage a type of viruses. What causes these viruses to be so dangerous and the human immune system sometimes fights against it?

  1. Nucleic acid: single or double strands of DNA or RNA that contain viral vital information.
  2. Protein coverage: protects DNA or RNA
  3. Lipid membrane: protect the protein (it’s found in some specific viruses, such as influenza and they are called sheath viruses).
  4. These viruses simply release their content after entering the cell, but viruses that cannot easily pass through the membrane should be injected into the cell with their genetic material tricks. The target receptors on the host cell to gain entry into the cell. They also use enzyme to manipulate the hosts DNA to replicate the virus. The diagram below illustrates the life cycle of virus.

         

SARS, or acute respiratory syndrome is transmitted through respiratory droplets (see diagram) during coughing or sneezing, contaminated droplets infect the person with his or her eyes and nose, even by touching objects infected with sneezing and contacting the object or hand to the mouth.

الفطريات

  •  Tinea pedis The term used to describedermatophyte infection of the soles of the feet and the interdigital spaces.
  • Candida albicans can cause infections that rang from superficial infections of the skin to life-threatening systemic infections.

Vectors are living creatures that cause infectious diseases and transmission to humans and animals, one of the most famous of which is mosquitoes. Other includes flies, ticks, triatomine Bugs, sandflies and some freshwater aquatic snails.

Some mosquitoes are vectors for disease. (The diagram opposite shows the life cycle of a mosquito). This means they can transmit disease from one human or animal to another one of them is Malaria parasites are present in both female Anophelesmosquitoes and human Anopheles mosquitoes. The genetic complexity and size can be so much that the introduction of an infection into the body enters thousands of antigens into the body.

The parasite has changed during these few lifetimes, even in the host of the human body, and at these different stages, presents various antigens that can cause mistakes, misdirect, and hiding in the immune system.

Vectors also include food and water borne disease such as typhoid, dysentery and chlorea (water), salmonella, E. coli (food).

Diagram shows how disease can spread:

The diagram show how disease enter the body:

  • The saliva and tears produced by the eye contain lysozyme enzymes through the cell wall of the positive and hot bacteria.
  • The lactic acid of the vagina
  • Sperm contains a substance that has antimicrobial properties that prevent the growth of bacteria in the male genitalia.
  • Extremely caustic hydrochloric of the stomach

These are a nonspecific sign for any damage to tissues that show swelling, redness, heat and pain. The inflammation induced the body’s immune system to go to the damaged site to recover and remove microorganisms.

Cytokines caused by nerve stimulation and chemicals cause inflammation to be controlled.

Loss of fluid causes swelling called edema.

In some types of inflammation phagocytes are stored in bacteria and white masses in the form of pellets.

Fever is an undeniable mechanism of defense because it may exist on both sides. Therefore, using a suspended substance, the name of the pyrogenic can be affected by mucosal hypothalamus. However, it can be too dangerous and, on the contrary, it can be positive, because it reduces the growth of heat-sensitive microorganisms.

It is important we protect ourselves from infection where possible, as our bodies can do not everything by itself.

Good hygiene is essential in protecting yourself from infection.

It is essential to maintain health and cleanliness, as well as to prevent infection, skin problems. It is essential to maintain health and cleanliness, as well as to prevent infection, skin problems. To keep clean, should make sure:

  • Wash hands after every time you go to the toilet
  • Bathing at least twice a week
  • Brushing twice a day

Hygiene and cleaning the house are likely to reduce microbial growth. Health care should be part of life and be targeted on a regular basis. Some of the things that you need to do in general cleaning the house to prevent bacteria include:

Cleaning toilet, showers/bath regularly. Food hygiene is essential for personal safety of yourself and others. Also include personal protective equipment used in hospital i.e. (PPE), masks, gloves, goggles, and gowns.

Immunity antibody is two different parts: humoral immunity and cell-mediated immunity.

 Humoral immunity is a special type of proprietary defense (adaptive immune system) that acts independently as specific microscopic molecules. This type of immune system is named because of its nature, which is carried out through body fluid, humoral immunity, or body fluid immunity. This system, which id found in most vertebrates, consists of molecular and cellular components that play a role in the immune process and more specifically deal with the dangers.

Our nursing and healthcare experts are ready and waiting to assist with any writing project you may have, from simple essay plans, through to full nursing dissertations.

 Lymphocytes B, when they first bind to an antigen, grow, divide, and change into plasmocytes and B cells of memory. Plasmocytes secrete proteins called antibodies that are soluble in blood. Body protection against viruses, bacterial toxins and bacteria that spontaneously circulate in the fluid to be transmitted to the cell. It also causes specific reactions to transplanted tissues.

Different parts of the lymphocyte, called T, identify antigens that are outside the cell surface, tissues, and organisms.

T cells regulate the function and proliferation of other cells in the immune system like (Helper T cells, cytotoxic T cells).

B cells including: neutrophils, macrophages.

  • The virus and bacteria that exist inside the host cell and do not have access to antibodies.
  • Cancer cells
  • Protozoa, Fungi, and helminths
  • Transplanted tissue
  • Microbes: cell walls, capsules, toxine, flagella virales capsides, etc.
  • No microbial: egg white, pollen, red blood cell surface molecules, serum proteins, and surface molecules from transplanted tissue.

Nucleic acids and Lipids are only antigenic when combined with proteins or

  

  • Proteins that recognize and attach to the very high antigen properties.
  • Response to exposure to the antigen.
  • A germ or virus can have several antibiotic sites that may be attach to different antibodies.
  • Each antibody has at least two similar sites: antigen-related site
  • The Value of an Antibody: The number of antigen-linked sites that are most commonly bivalent.
  • Dependent on a group of serum proteins called immunoglobulin.

Antibody: the amount of antibody in the serum

Form f antibody levels during infection

  • After being exposed to the first antigen, no antibody can be found in serum after a few days.
  • A regular increase in titer, first of lgM and then of lgG is observed.
  • Most B cells are converted to plasma cells, but some B cells live in long-term memory cells.
  • Gradual decrease of antibodies follows:
  • Depending on the antigen, it shows a faster and more severe reaction than antibody.
  • Increasing the response to antibodies is due to the presence of memory cells that rapidly stimulate plasma cells.

Antibiotics only work against bacteria. The antibiotics can kill bacteria by either altering their cell walls or the bacterial DNA or the bacterial ribosome.

For example, the cell wall does not exist in human cells, antibiotic penicillin works by maintaining a bacterium in the cell wall. Human cells and bacteria are also different from the ones that are used to make proteins or DNA. Some antibiotics repel the bacterial membrane.

Antiviral drugs are class of medications that are specifically used to treat infectious viruses. Unlike many antibiotics, anti-viral drugs do not destroy their target. But to curb their growth. The main task of dealing with them is the body’s defense system, and its success and failure determine the strength of this defense system.

When the viruses enter, the human body is defending itself and in most cases it can defeat them. Drugs for the treatment of viral diseases do not eliminate viruses, compared to the effects of antibiotics in bacteria, but they are growing and giving them the opportunity to defeat the virus.

مضاد للفطريات The effectiveness of drugs together, destroying fungal cells – for example, removes the contents of fungal cells and cells from the cell’s wall, preventing the growth and proliferation of fungal cells.

Anthelmintic Most medications used to treat worm infections cause starving, paralyzing and worms. For example, mandendazole, albendazole and tibundazole work by preventing the absorption of carbohydrates by sugars necessary to survive. They can only kill worms, not eggs.

Antimicrobial resistance To treat the infection, it can be used to resist microorganisms (including fungi, bacteria, parasites and viruses).

When microorganisms are resistant to antibacterial, antifungal, and antiviral drugs, other standard drugs do not work, and the infection remains in the body and can be easily transmitted. Antibiotic resistance factors: self-medication, abuse, and antibiotic use.

The main function of plasmids is the transfer of antibiotic-resistant genes and they carry other plasmids that are active in metabolic activities and are useful for digestion and elimination of environmental contamination. They also have the ability to produce antibacterial proteins. Plasmids are also capable of carrying genes that increase the pathogenesis of bacteria causing diseases such as semen and chest.

Mutations can occur once in a person’s lifetime, and only in certain cells, not in each cell of the body. The reason for these changes can be caused by environmental factors such as UV, or it can happen when the DNA copies itself as a bug during cell division. When a protein mutation plays a vital role in the body, it can disrupt normal growth or create a medical condition. … It is important to note that the genes themselves do not cause genetic disorders of the disease, but they are caused by mutations caused by inappropriate gene activity.


Chapter 20 : Viruses, Bacteria, and Archaea

What?? Layman's terms. a virus is a non living particle that has either RNA or DNA (never both) surrounded by protein.

They were discovered in the late 1800s.

Viruses do not contain ___________ (ribosomes, mitochondria, endoplasmic reticulum, nucleus, etc.) therefore does not go through cellular respiration or produce ATP (It lacks METABOLISM).

__________:
Protein shell (not phospholipid like ours)
Protects the genetic material
Helps the virus enter a specific host cell

________________:
Not all viruses have these, however, most viruses that infect animals do.

Viral infection often ___________ a host's ability to survive and reproduce, affecting many ecological interactions.

Humans benefit when viruses kill pests that feed on crop species or when bacteriophages kill toxic bacteria.

On top of this, viruses are specific in the types of cells they infect. The only way a virus can infect a living cell is if a _______________ site on the host cell matches that of the virus.

Specific cells are only vulnerable to certain viruses. This is the reason that you can not catch colds from your dog.

After injecting viral genetic material into a host cell, the virus uses enzymes to ___________ its DNA into the host cell's DNA.

This way when the host cell replicates, the viral DNA is copied along with it. (Viruses that replicate like this are often compared to miniature time bombs). The host cell is healthy and is not damaged.

DNA viruses have a much ______________ mutation rate than RNA viruses. This is why vaccines are effective preventatives of these viruses.
Types of diseases caused by DNA viruses:

Types of diseases caused by RNA viruses:

When DNA goes through ___________________, RNA viroids are made. The viroids use the cells own cell membrane to make its protein coat and then it can infect other cells as another RNA virus.

During translation, more of the RNA proteins are made.
The cell is not destroyed in this process so each cell division passes the viral DNA with it.

Reverse transcriptase converts viral RNA to DNA, which integrates with host DNA.

The host cell produces viral RNA and proteins which assemble into new viral particles.

Most viruses cause mild symptoms and then are disabled by the body (the common cold).

Other viruses stay with you forever. After the initial outbreak, they lie dormant to return later and cause inflammation of the tissues (herpes, HPV viruses).

You can get HPV when you are 15, not know it and then have a breakout 40 years later. By this point you may be celebrating your 25 year anniversary and break out with HPV. what is your spouse going to think. crazy huh!

Some viruses used to cause deaths, however, with the invention of vaccines these viruses are rarely a problem (measles, mumps, rubella)


Phage libraries

These success stories have helped accelerate efforts to develop phage therapy in the US and Europe, with similar good news from experimental treatments and trials in animals in other countries. Yet despite these positive examples, there are still major obstacles to phage therapies becoming cost-effective and reliable mainstream treatments.

The main obstacle is that every patient is likely to be infected with a unique mix of bacterial strains, so every treatment must be bespoke. This means drug manufacturers can’t mass-produce doses and it has also made it impossible for drug regulators to approve phage therapies: every case is likely to involve a completely different mix of viruses.

Thankfully, collaborative efforts between researchers, public health bodies and regulators are helping to overcome these hurdles. The idea is that by using modern DNA-sequencing technology, enormous libraries of phages could be quickly scanned to find a suitable match. Matches could then also be screened to ensure they don’t contain any genes that might cause toxicity in the patient.

Drug regulators would assess the safety of the library as a whole, the methods of purifying the phages and the method of administration, rather than trying to assess every individual treatment.

When a patient had a drug-resistant infection, information on the exact strain of bacteria would be sent to a phage library, which would be scanned for suitable matches. The matches would then be sent out in a vial to the hospital where the patient was being treated. With this method, a lifesaving and bespoke cocktail of viruses could be produced in a matter of days.

That’s the plan, at least. Several clinical trials are underway that hope to prove, once and for all, that phages can be a reliable method of treating infections, and the collaborative efforts of authorities, scientists and doctors continue in the hope of setting up regulatory systems that can green-light bespoke phage therapies in a cost-effective way.

Hopefully none of us will ever face the terrifying prospect of an infection with bacteria that are resistant to conventional antibiotics. But if we do, it’s good to know that these ancient bacterial killers can be called upon to help us out.

Read more about viruses:


استنتاج

Use of BPs to overcome the problem of increasing microbial resistance to antibiotics is attractive, and some research data seem to indicate that it might be a rational measure. However, present knowledge seems insufficient to allow the use of BPs for this purpose. To date, properly designed clinical trials specifically planned to evaluate BP efficacy are very few and partially negative. Moreover, the problem of how to prepare the formulations for standardized and clinical use in bacterial control, how to avoid or limit the risk of emergence of bacterial resistance and the transmission of genetic material are not completely solved problems. In addition, the mechanisms concerning coevolution between BP and bacteria are unknown. Further studies specifically devoted to solve these problems are needed before BPs can be used in humans.


Building better bacteriophage to combat antibiotic-resistant bacteria

Researchers are pursuing engineered bacteriophage as alternatives to antibiotics to infect and kill multi-drug resistant bacteria. The potential for an innovative synthetic biology approach to enhance phage therapeutics and the role a biofoundry can play in making this approach feasible and effective is discussed in an article in PHAGE: Therapy, Applications, and Research.

The article entitled "Building Better Bacteriophage with Biofoundries to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria" was coauthored by Karen Weynberg, Ph.D., The University of Queensland (St. Lucia) and CSIRO Future Science Platform (Brisbane) and Paul Jaschke, Ph.D., Macquarie University (Sydney), Australia. The authors discuss the promise of phage therapy as a radical alternative to antibiotics, and the use of synthetic biology to engineer novel phage with desirable characteristics. They also describe the emerging use of cutting-edge facilities called biofoundries, in which automated, high-throughput laboratory processes can accelerate the bioengineering, modification, and selection of bacteriophage, making their development more effective and cost-efficient.

"This article nicely summarizes the state-of-the-art in terms of using molecular biology to create 'next-generation phages,'" says Martha Clokie, Ph.D., Editor-in-Chief of PHAGE and Professor of Microbiology, University of Leicester (U.K.). "Once we have understood the biology of these organisms, the sky is possibly the limit in terms of how we can engineer them to make them even more attuned to specific purposes."

معلومات اكثر: Karen D. Weynberg et al, Building Better Bacteriophage with Biofoundries to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria, PHAGE (2019). DOI: 10.1089/phage.2019.0005


الانتماءات

Department of Civil & Environmental Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, 02139, Massachusetts, USA

Département de biochimie et de microbiologie, Faculté des sciences et de génie, Université Laval

Julie E. Samson & Sylvain Moineau

Groupe de recherche en écologie buccale, Faculté de médecine dentaire, Université Laval

Julie E. Samson & Sylvain Moineau

Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec City, G1V 0A6, Québec, Canada


شاهد الفيديو: البكتيريوفاج Bacteriophage (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Hastiin

    في رأيي ، أنت مخطئ. يمكنني إثبات ذلك.

  2. Jushakar

    أردت أن ألقي نظرة أخرى ، لكن اللعنة .. لم يكن لدي وقت!

  3. Fearghus

    أنا آسف لأنني لا أستطيع المشاركة في المناقشة الآن. ليس لدي المعلومات التي أحتاجها. لكن هذا الموضوع يهمني كثيرا.

  4. Rayder

    ماذا تتمنى ان تخبرها؟



اكتب رسالة