Бактериофаги — вирусы, способные инфицировать бактерии. Каждая фаговая частица (вирион) содержит геном, представленный молекулой (иногда несколькими молекулами) ДНК или РНК, заключенной в белковую или липопротеиновую оболочку (капсид). Мишенью для каждого вида фага является определенная группа бактерий.
Открытие бактериофагов в 1915–1917 годах является одной из важнейших вех в истории биомедицинских исследований, приведших к многочисленным фундаментальным открытиям и достижениям в биологии, биотехнологии, генетике, медицине. В эпоху до открытия антибиотиков, в начале XX в., бактериофаги применяли для лечения и предупреждения бактериальных инфекций как в медицине человека, так и в ветеринарии.
Первоначально одним из важных практических применений фагов было их использование для фаготипирования, чтобы точно идентифицировать вид микробов. Широко использовались фаги и при терапии ряда заболеваний, причем сообщалось о многочисленных успехах при лечении дизентерии, брюшного тифа, паратифоидной лихорадки, холеры, пиогенных инфекций и инфекций мочеполовых путей. Фаги использовали в различных видах — наружно, внутрь, применяли как аэрозоли или клизмы, а также вводили в виде инъекций. Качественного контроля производства фагов не было, исключение составляли несколько исследовательских центров. В 1931 г. Совет фармации и химии Американской медицинской ассоциации подготовил обзор литературы по фаговой терапии, в котором выводы были не в пользу последней. Это подорвало интерес западных ученых к возможному использованию фагов в терапевтических целях, а также резко уменьшило капиталовложения в исследования по фаготерапии. Однако в Советском Союзе исследования фагов были продолжены, и отечественные ученые уже в 1930-х годах самостоятельно разрабатывали нерешенные вопросы, связанные с использованием фагов как в лечебной, так и в противоэпидемической практике.
Недавнее быстрое и опасное распространение мультирезистентных к антибиотикам штаммов патогенных бактерий снова разожгло интерес научного сообщества, промышленности и широкой общественности к использованию лечебных бактериофагов.
Первоначально препараты бактериофагов выпускали в жидком виде и применяли местно, перорально, в полости, внутримышечно, подкожно и внутривенно. Затем были разработаны таблетированные формы. В настоящее время с использованием современных технологий созданы новые лекарственные формы — концентрат, таблетки, линимент и гель. Жидкий концентрат, очищенный от балластных белков, обладает большей эффективностью по сравнению с жидкими фагами. Таблетированные бактериофаги (пиобактериофаг, стафилококковый и протейный монофаги) имеют кислотоустойчивое покрытие, более удобны для больных и экономичны при транспортировке. Используют монофаги (стафилококковый, стрептококковый, эшерихиозный, протейный, псевдомонадный, клебсиеллезный) и комбинированные, содержащие фаголизаты от 2 до 8 бактерий. Разработан комплексный биологический препарат Интерфаг℘, содержащий интерферон и бактериофаги. Для покрытия ран и ожоговых поверхностей разработан материал Bioderm, состоящий из перфорированного биодермического неядовитого полимера, содержащего бактериофаги и другие терапевтические составляющие. Он не препятствует дыханию поврежденных тканей и одновременно предотвращает инфекцию.
Перспективы использования бактериофагов в усовершенствовании профилактики и лечения инфекций, в том числе и гнойно-септических, объясняются тем, что бактериофаги сами или в сочетании с другими антибактериальными препаратами повышают эффективность этиотропной терапии. Одним из преимуществ бактериофагов является высокая специфичность, то есть действие только на штаммы бактерий, против которых они направлены. Именно поэтому препараты бактериофагов не токсичны, не вызывают развития дисбактериозов и других побочных реакций. Бактериофаги могут применяться совместно с антибиотиками и иммунопрепаратами.
Технология приготовления бактериофагов в основном аналогична технологии производства вирусных препаратов, только вместо эукариотических используют бактериальные клетки, в которых бактериофаг размножается (рис. 14.1).
&hide_Cookie=yes)
Рис. 14.1. Принципиальная технологическая схема производства бактериофагов
Выявление фаговых частиц и определение их количества
Если к растущей в жидкой среде культуре чувствительных бактерий добавить в небольшом количестве частицы вирулентного бактериофага, то бактериальные клетки окажутся зараженными. В течение некоторого времени видимые изменения зараженных клеток не обнаруживаются. Обычно этот период длится от 15 мин до 1 ч, а иногда и более. Затем внезапно происходит лизис зараженных клеток. При лизисе из клетки высвобождается большое количество новых фаговых частиц, которые, в свою очередь, заражают другие клетки популяции, и при этом процесс повторяется неоднократно. Практически через несколько часов популяция бактериальных клеток может быть уничтожена.
Число фаговых частиц или зараженных бактериальных клеток в суспензии можно определить, если подходящее разведение этой суспензии нанести на чашку Петри с агаризованной средой, поверхность которой равномерно покрыта разбавленной суспензией чувствительных бактерий. После инкубации в определенных условиях вся поверхность чашки будет покрыта сплошным слоем бактерий, за исключением тех мест, где оказались частицы фага или зараженные клетки. В результате последовательных циклов развития фага пленка бактерий вокруг таких точек разрушается и образуются прозрачные зоны лизиса — бляшки.
Если имеется смесь зараженных клеток и свободных фаговых частиц, то с помощью, например, дифференциального центрифугирования и применения затем описанного метода подсчета бляшек можно определить по отдельности число тех и других.
Если нужно определить только число фаговых частиц, содержащихся в суспензии, то можно избирательно убрать присутствующие в ней зараженные клетки. Обычно для этого суспензию клеток и фага обрабатывают хлороформом, к которому бактериофаги устойчивы.