211service.com
Biofilmų sprogdinimas virusais
Kai bakterijos susiburia į lipnias, vaistams atsparias bendruomenes, vadinamas bioplėvelėmis, jų gali būti beveik neįmanoma išnaikinti naudojant įprastus antibiotikus. Bioplėvelės, dažniausiai aptinkamos ant medicinos prietaisų, tokių kaip kateteriai, gali sukelti gingivitą ir lėtines ausų infekcijas. Jie taip pat gali sukelti aplinkos ir pramonės problemų, užkimšti vandens vamzdžius.
Sprogdinimo bioplėvelės: Specialiai sukurti virusai (aukščiau pavaizduoti kaip šešiakampiai) suardo bakterijų bendruomenes, vadinamas bioplėvelėmis, kurios gali užkimšti kanalizaciją ir sukelti lėtines infekcijas. Virusai gamina fermentus (rodomi raudonai), kurie ištirpdo angliavandenius, jungiančius bakterijas. Virusai taip pat užkrečia bakterijų ląsteles (parodytas ovalais), todėl jos sprogsta ir miršta.
Bostono universiteto biomedicinos inžinieriai sukūrė naują, labai veiksmingą priemonę bioplėvelėse gyvenančioms bakterijoms išsklaidyti ir naikinti. Vadovauja sintetinis biologas Jamesas Collinsas , komanda sukūrė virusus, kurie atakuoja bioplėveles dviem frontais: naikina jose gyvenančias bakterijas ir ištirpdo jas laikančius angliavandenius. Jei tokie bakterijas atakuojantys virusai bus saugūs pramoniniam ir klinikiniam naudojimui, sako Collinsas, mokslininkai galėtų sukurti įvairių rūšių virusų atsargas, kurių kiekviena būtų pritaikyta atakuoti skirtingą bioplėvelę.
Collinsas sukūrė virusą, kuris gali išsklaidyti daugiau nei 99 proc E. coli modelio biofilme. Helen Blackwell Viskonsino-Madisono universiteto chemikas mano, kad tai didžiulis pasiekimas: aš nemačiau nieko tokio veiksmingo kaip šis metodas. Aprašytas Collinso sukurtas virusas prisijungęs žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai .
Bendrai bioplėvelėse gyvenančios bakterijos yra tūkstantį kartų atsparesnės antibiotikams nei laisvai plaukiančios bakterijos, sako Collinsas. Juos saugo lipnus angliavandenių karkasas, vadinamas matrica. Matrica blokuoja antibiotikus ir ląsteles iš žmogaus imuninės sistemos ir netgi suteikia kažką panašaus į primityvią kraujotakos sistemą bakterijoms.
Kai kuriais atvejais, įskaitant kai kurias lėtines ausų infekcijas vaikams ir lėtines plaučių infekcijas pacientams, sergantiems cistine fibroze, audinį, kuriame yra bioplėvelė, reikia tiesiog iškirpti. (Žr. Biofilmas, kalta dėl lėtinių ausų infekcijų.) Didelės antibiotikų dozės paprastai gali išnaikinti šias infekcijas, sako Blackwell. Tačiau ji pažymi, kad nerimaujama, kad vaistams atsparios bioplėvelės infekcijos tampa vis dažnesnės ir atrodo, kad antibiotikų naudojimas skatina bioplėvelės susidarymą.
Vienas dalykas, kuris man patinka [Collinso] požiūriu, yra tai, kad jis yra dvipusis, sako Filipas Stewartas , direktorius Biofilmų inžinerijos centras Montanos valstijos universitete. [Virusai] naikina bakterijas, bet taip pat nusitaiko į bioplėvelės matricą.
Collinso metodas yra pasirinkti virusą, kuris jau nukreiptas į dominančias bakterijas, pvz E. coli arba Stafilokokas . Tada jis įveda į virusą fermento geną, kuris ištirpdo pagrindinį bioplėvelės matricos angliavandenių komponentą, saugantį bakterijas. Yra virusų, kurie specializuojasi užkrėsti visas bakterijų rūšis. Šie virusai dauginasi bakterijų ląstelėse, tada jas sprogsta, žudo bakterijas ir plinta į kitas bakterijų ląsteles. Tačiau jie nekenkia gyvūnų ląstelėms ar bakterijoms, išskyrus tas, kurioms jie skirti.
Natūraliai atsirandantys virusai gali atakuoti bioplėveles. Tačiau Collinsas parodė, kad suteikus virusui matricą tirpdantį geną, viruso efektyvumas padidėjo 4,5 eilės.
Collinso koncepcijos įrodymo virusas yra pritaikytas tam tikram tipui E. coli bioplėvelė. Pasak jo, yra daug bakterijų rūšių ir padermių, o viena bioplėvelė gali palaikyti kelias bakterijų rūšis ir padermes. Mažesniu mastu bioplėvelės matricos komponentai taip pat skiriasi. Tačiau Collinsas teigia, kad dėl didėjančio DNR sekos nustatymo ir sintezės technologijų greičio ir mažėjančių kainų nebūtų sunku sukurti virusą, pritaikytą kiekvienai bioplėvelės rūšiai.
Atrodo, kad Collinso virusinė technika įveikia kai kurias cheminių metodų problemas. Blackwellas, kuriantis mažas molekules, skirtas sutrikdyti bakterijų signalizacijos kelius, palaikančius bioplėveles, teigia, kad bioplėvelę ardančių cheminių medžiagų, tokių kaip fermentai, pristatymas buvo pagrindinė kliūtis. (Žr. Blackwell TR35 jaunojo novatoriaus profilį.)
Tokie virusai, kaip sukurti Collins, buvo naudojami infekcijoms gydyti Rytų Europoje ir Rusijoje dešimtmečius. Tačiau nė vienas iš jų dar nebuvo patvirtintas klinikiniam naudojimui Jungtinėse Valstijose. Tačiau FDA patvirtino vieną virusų kokteilį naudoti kaip maisto priedą.
Tokių virusų rizika neaiški, tačiau nerimaujama, kad jie gali sukelti pavojingą imuninį atsaką. Collinso teigimu, viena iš priežasčių, dėl kurių jų potencialas gydyti infekciją, galbūt nebuvo plačiai ištirtas, yra ta, kad antibiotikų iki šiol pakako. Tačiau ligoninėse atsiradus daugeliui vaistų atsparių bakterijų padermių, nemažai įmonių ieško virusų, sako jis.
Tikėtina, kad virusai bus patvirtinti pramoniniam naudojimui, kuriam taikomos ne tokios griežtos taisyklės, prieš atvežant juos į kliniką. Pramoniniams tikslams, kai jų nepatenkate į kieno nors kūną, šie virusai gali turėti didžiulį poveikį bioplėvelės kontrolei tokiose vietose kaip vandens vamzdžiai ir kanalizacija, sako Blackwell.