Bacteriophages tai faagien ( kreikkalainen , phageton tarkoitetaan elintarviketta / kulutus), harvemmin bakteerivirukset ovat virukset tarttuisi vain bakteereja . Ne ovat läsnä kaikkialla biosfäärissä . Niitä esiintyy kaikkialla, varsinkin kun ympäristössä on runsaasti bakteereja, etenkin suuria määriä ulosteissa, maaperässä ja viemärissä; yhden millilitran merivedessä on lähes 50 miljoonaa bakteriofaagia. Bakteriofagien geneettisen tiedon ( genomin ) kantaja voi olla DNA tai RNA . Heidän capsids , faagit pätevyys monimutkaisia viruksia.
Félix d'Hérelle havaitsi bakteriofaagien toiminnan vuonna 1897, kun hän huomasi näissä bakteeriviljelmissä reikiä taistellakseen heinäsirkka-parvia vastaan Keski-Amerikassa, mutta jonka merkityksen hän ymmärsi vasta vuonna 1917 tehdessään saman havainnon ulosteissa potilaista, jotka kärsivät bacillary dysenterystä ( paksusuolitauti ), eristivät ensimmäiset faagit, kehittivät ensimmäiset fagoterapeuttiset sovellukset .
Vuonna 1915 Frederick W. Twort ( Lontoossa ) huomasi myös, että mikrokokkipesäkkeet saavat joskus lasimaisen ilmeen bakteerisolujen tuhoutumisen vuoksi ja että tämä ominaisuus tarttuu normaaleihin pesäkkeisiin yksinkertaisen kosketuksen avulla.
Faageista ovat keskeisiä keinoja tutkimuksen alalla molekyyli genetiikan . Ne palvelevat muun vektoreita varten kloonausta ja siirtää geenejä (kutsutaan myös transduktio). Vuosina 1940-1960 bakteriofageja koskeva työ mahdollisti monenlaisen edistymisen molekyylibiologian alalla ( Max Delbrückin " faagiryhmän " puitteissa tekemät edistysaskeleet ) ja erityisesti mahdollisti huomaa, että nukleiinihapot olivat geneettisen tiedon kantaja (Hershey-Chase-kokeilu vuonna 1952).
Bakteriofageja käytettiin Ranskassa terapeuttisiin tarkoituksiin noin 1920-1990, ja niitä käytetään edelleen entisessä itäisessä blokissa , jossa bakteriofaageja voi ostaa apteekeista ilman reseptiä. Ranskassa, edessä kyvyttömyys terveysviranomaiset nopeuttaa palauttamista faagin hoidon sääntelyyn ja hallinnollisista syistä, yhdistysten ja potilasryhmissä ja lääkärit korostavat merkittäviä hyötyjä se voi tuoda potilaille tartunnan bakteereita. Resistenttejä tilanteissa terapeuttisen umpikuja tai uusiutuva krooninen infektio ja että riskiä nähdyksi 70 vuoden käytön Ranskassa XX : nnen vuosisadan.
Kuten eukaryooteja infektoivat virukset , faagilla on geneettinen materiaali kapseloitu monimutkaiseen proteiinirakenteeseen, joka yleensä koostuu päästä ja hännästä. Yli 95% tunnetuista faagien, tämä materiaali on kaksijuosteinen DNA-molekyyli, jonka pituus on 5 kohteeseen 650 kbp ( kiloemästä ) ja niiden koko vaihtelee 24 kohteeseen 200 nm . Bakteriofaageja, joiden genomi on yli 200 kbp, kutsutaan "jumbofageiksi".
Faagille on ominaista " lyysiplakkien " läsnäolo . Bakteerisolun infektio yhdellä faagilla voi aiheuttaa sen hajoamisen noin 20 minuutin kuluttua muutaman kymmenen tai jopa satojen faagihiukkasten vapautumisella. Laboratoriossa kukin tällä tavalla vapautunut hiukkanen tartuttaa uuden bakteerin ja aloittaa lyyttisyklin uudestaan. Näiden kaskadimikroskooppisten hajotusten seurauksena bakteerimattoon muodostuu "hajoamisplakkeja" agarien pinnalle, jolloin testitulokset voidaan lukea paljaalla silmällä. Näiden hajotusplakkien koko ja ulkonäkö muodostavat fenotyypin, joka myötävaikuttaa faagien karakterisointiin.
Bakteriofagit, jotka eivät kykene lisääntymään itsestään, injektoivat geneettisen materiaalinsa isäntäbakteereihin. Ansiosta isännän entsyymit ja ribosomien (ja tiettyjen virusproteiinien tapauksesta riippuen), viruksen genomia voidaan replikoida ja käännetty muodostamaan lukuisia kopioita viruksen jotka vapautuvat lysis vastaanottavan bakteerit: puhumme lyyttisen syklin tai tuotantosykli.
Jotkut bakteriofaagit käyttäytyvät eri tavalla, niiden geneettinen materiaali replikoituu ja integroituu bakteerien kromosomiin (tai esiintyy plasmidina ), mutta sitä ei ekspressoida virionien muodostamiseksi. Virusta kutsutaan sitten profageiksi , joka siirtyy tartunnan saaneiden bakteerien jälkeläisille (lysogeeninen linja), ja puhumme lysogeniosta tai lysogeenisestä syklistä . Vastauksena induktioon (esim. Bakteerien stressi) lysogeeninen infektio siirtyy lyyttiseen sykliin.
Lajista toiseen solun faagin replikaatiosykli voi seurata useita malleja:
Faagit, kuten muutkin virukset, ovat alttiita auringon UV-säteille , joiden tiedetään auttavan tuhoamaan viruksia ainakin vesipatsaan yläosassa ja enemmän tai vähemmän syviä riippuen veden sameudesta .
Enemmän rehevöityneiksi tai jopa dystrofisen vedet , toinen syy viruksen tuhoutuminen (edelleen huonosti) näyttää olevan läsnä liuennut, lämpölabiilin ja korkean molekyylipainon (yli 30 kDa ) antiviraalinen molekyylit , kuten proteaasien tai muiden bakteerien entsyymien luultavasti joka Noble & al. vuonna 1997 näytti olevan vastuussa noin 1/5 virusten hajoamisesta; aurinkosäteilyn lisäksi, joka eliminoi enintään 1/3 - 2/3 (kun kyseessä ovat ei-natiivit virukset) ja 1/4 - 1/3, kun on kyse natiivista viruksesta), mikä viittaa evoluutiomuutosten ilmiöiden evoluutiokykyiseen sopeutumiseen bakteerit ja virukset, ja sen mukaan, kuinka nopeasti aurinko UV tunkeutuu vesipatsaaseen.
Virusten nimikkeistöstä ja taksonomiasta vastaavaa elintä kutsutaan kansainväliseksi virustaksonomian komiteaksi (ICTV). Bakteeriviruksissa on noin kaksikymmentä erilaista morfologiaa, jotka ICTV tunnistaa tällä hetkellä. Vuonna 2000 oli havaittu ja kuvattu yli 5000 erilaista bakteriofagia. Yli 95%: lla heistä oli häntä mukana faagin DNA: n pääsyssä bakteerisoluun ( Caudovirales- perhe ). Hännän morfologian ansiosta tämä suuri perhe voidaan jakaa kolmeen ryhmään :
Koska faagit voivat kuljettaa perimässään geenejä, jotka ovat heidän elinkaarensa lisäosia, ne osallistuvat horisontaalisiin geenisiirtoihin bakteeripopulaatioiden välillä. Se on transduktio . Kun nämä lisägeenit koodaavat virulenssitekijöitä, tartunnan saaneiden bakteerien patogeenisuus lisääntyy - tämä on "lysogeenisen muunnoksen" ilmiö.
Tunnettu esimerkki on enterohemorragisen Escherichia colin ( EHEC ) Stx- toksiinigeenien esimerkki . Nämä stx- geenit sijaitsevat kromosomiin integroiduissa lambdoid-bakteriofaagien sekvensseissä. EHEC: t olisi siis syntynyt lysogeenisen muuntumisen avulla. Tunnetaan monia muita tämän tyyppisiä esimerkkejä, kuten Vibrio choleraen koleratoksiini, jota faagi CTX kuljettaa.
Lysogeeniset bakteriofagit integroituvat usein kromosomiin lokuksessa, joka koodaa siirto-RNA: ita (tRNA: ita). Esimerkiksi Escherichia colista peräisin oleva ¨PhiR73-faagi insertoidaan selC- lokukseen . Vieraiden geenien hankkiminen horisontaalisella siirrolla bakteriofagien ansiosta, jotka integroituvat tällaisiin "kuumiin pisteisiin", on uskottavaa, koska tRNA: ita koodaavat sekvenssit ovat erittäin konservoituneet eri bakteerilajien välillä. Lopuksi virulenssigeenien pysyvyys faagigenomeissa viittaa siihen, että ne antavat selektiivisen edun, mahdollisesti isäntäbakteerin suuremman lisääntymisen ja diffuusion vuoksi.
1960-luvulla amerikkalaisten biologien Max Delbrückin , Alfred Hersheyn ja Salvador Lurian isäntä / faagi-vuorovaikutusta koskeva tutkimus ansaitsi näille tutkijoille Nobel-palkinnon lääketieteellisessä fysiologiassa vuonna 1969 .
Faagit ovat mahdollistaneet erilaisia löytöjä:
Faagien tutkimuksella on merkittäviä vaikutuksia lääketieteessä ja genetiikassa , erityisesti virusinfektioiden, geneettisten poikkeavuuksien, ihmisalkion, syövän syiden ja bakteerien antibioottien vastustuskyvyn ymmärtämisessä .
Faageja käytetään monin tavoin molekyylibiologiassa. Niitä käytetään kloonausvektoreina DNA: n lisäämiseksi bakteereihin. Faagi-display- menetelmä on menetelmä, joka mahdollistaa valinnan peptidin ansiosta esitys faagin pinnalla. Faagi-display on tekniikka DNA-kirjaston rakentamiseen tai komplementaarisen DNA: n. 2 tärkeimmät faageja käytetään tätä tekniikkaa ovat M13 (filamenttifaagin) ja lambda-faageja, jotka molemmat infektoivat E. coli . Otetaan esimerkki faagista M13, joka on filamenttifagi, joka kykenee tartuttamaan vain gramman (-) bakteereja, joihin on sisällytetty tekijä F ja joiden infektio johtaa lysogeniaan. Sen kapsid sisältää muun muassa P8- ja P3-proteiineja, jotka ovat välttämättömiä bakteriofagin sitoutumiseksi bakteereihin sukupuolipiljen kautta. Näitä kahta proteiinia käytetään kiinnostavien molekyylien (peptidi, vasta-ainefragmentti tai kokoproteiini) esittämiseen faagin pinnalla: mielenkiinnon kohteena oleva molekyyli fuusioidaan P8- ja P3-proteiinien kanssa lisäämällä kiinnostuksen kohteena olevaa molekyyliä koodaava geeni lähellä 5-proteiinia. P3- ja P8-geenien lopussa lukukehystä kunnioittaen. Yhtä tai toista proteiineista käytetään molekyylityypin ja faagin pinnalla altistettavien molekyylien määrän mukaan. Erotetaan moniarvoiset / homogeeniset faagit, joissa kaikki P3- ja P8-proteiinit ovat fuusioituneet, yksiarvoisista / heterogeenisista faageista, joissa vain osa proteiineista on fuusioitunut. Tekniikka mahdollistaa sellaisten DNA-kirjastojen hankkimisen, jotka voidaan helposti säilyttää ja valitut kloonit monistetaan pienillä kustannuksilla. Tämä tekniikka mahdollistaa vasta-aineiden tuottamisen ilman, että eläimen immunisointia on suoritettava. Tekniikan rajoitus: joitain molekyylejä ei voida ilmentää isäntäsolulle toksisina molekyyleinä. Siksi E. colin transformointikyky on rajallinen .
Sekvensointi genomin ei tapahdu kerralla, vaan vähitellen siitä palasia genomien. Tätä varten nämä DNA- fragmentit voidaan varastoida ja lisätä DNA-pankkeina toimiviin organismeihin. Faagit kloonausvektoreina sallivat tämän.
Pääasiassa elintarviketeollisuudessa ja sitten eläinlääketieteessä, faageja tutkitaan myös lääketieteessä vaihtoehtona antibioottiresistenssille. Hollannissa myydään myös faagisekoitetta taistelemaan elintarvikkeissa olevia Listeria-kontaminaatioita vastaan.
Elintarvikkeiden säilöntäaineVuonna 2006 , että Yhdysvallat , joka on bakteriofagi valmistelu perustuu kuuteen bakteriofagi virusten valtuutettiin kuin elintarvikkeiden säilöntäaineena , erityisesti taistella listerioosi .
EläinlääketiedeYli puolet tuotetuista antibiooteista käytetään karjanhoidossa. Faagipohjaiset valmisteet tarjoavat mielenkiintoisen vaihtoehdon infektioiden hallitsemiseksi ja ehkäisemiseksi. Norjassa vesiviljelyssä tehdään kliinisiä tutkimuksia.
IhmislääketiedeLyyttinen faageja voidaan taistella bakteeri-infektioita, nämä faagi terapiat olivat kuvitellut ja käytettiin heti kun nämä virukset löydettiin. Tätä kutsutaan bakteriofagihoidoksi . Niitä käytettiin ensin Ranskassa, Saksassa, sitten itsenäisessä Georgiassa , Neuvostoliitossa, Puolassa , Yhdysvalloissa ja lopulta kaikkialla maailmassa antibioottihoidolla tai ilman .
Ranskassa niiden käyttö ja markkinointi katosivat 1980-luvun alussa (niitä löydettiin Vidalista vuoteen 1978 saakka ja niitä käytettiin vielä vuosia tietyissä sairaaloissa, kuten Montpellierissä), niiden tehokkuutta ei kyseenalaistettu, mutta niiden käyttö oli vähemmän käytännöllinen kuin antibioottien ja pysyy melko empiirisenä (ei faagien spesifisyyden arviointia, ei liuosten titrausta jne.). Samalla tavalla Eli Lilly lopettaa fagien markkinoinnin Yhdysvalloissa kehittämällä antibiootteja.
Toisaalta bakteriofagilääkkeiden käyttöä on jatkettu Neuvostoliiton blokin maissa, ja niitä käytetään edelleen yleisesti Georgiassa ja Venäjällä. Bakteriofagisia lääkkeitä käytetään järjestelmällisesti ensimmäisenä lähestymistapana Venäjällä tiettyjen infektioiden, kuten shigelloosin, hoidossa . Venäjällä kulutus on yli 1.000.000.000 (miljardi) faagilaatikkoa vuodessa.
Faagihoito on tällä hetkellä kiinnostunut uudestaan, koska se tarjoaa ratkaisun antibiooteille vastustuskykyisten bakteerikantojen aiheuttamien infektioiden hoitoon. Bakteriofaagit ovat vakava tapa löytää kestäviä hoitoja bakteeri-infektioita vastaan.
Useat yritykset ympäri maailmaa työskentelevät länsimaisten standardien mukaisten bakteriofagiratkaisujen kehittämisen parissa. Ranskassa Pherecydes Pharma -yhtiö kehittää ”faagikokteileja” suurten paljaiden haavojen (erityisesti palovammojen) ja keuhkoinfektioiden hoitamiseksi / ehkäisemiseksi.
Faagi hoito on nyt mahdollista Ranskassa osana Väliaikaiset luvan käyttää rekisteröity, eli kussakin tapauksessa, ja rajoissa antamat ANSM:
Lisätään seuraavat rajoitukset:
Oikeudellisessa kehyksessä on vaikeuksia kohdella itseään bakteriofageilla, ja Ranskassa on perustettu potilasjärjestöjä helpottamaan faagihoidon saatavuutta sekä Ranskassa että ulkomailla.
Useat ranskalaiset yhdistykset keskittyvät bakteriofageihin:
Phages.fr : Kansallinen ranskalainen tieteellinen verkosto, jonka tavoitteena on edistää, koordinoida ja integroida bakteriofagi-bakteerien vuorovaikutustutkimuksia eri tieteenaloilla samalla kun edistetään laboratorioiden välisen yhteistyön ja synergian luomista.
AVIBEP : Ulkomaisten bakteriofagien kiellon uhrien ja heidän sukulaistensa yhdistys pyrkii auttamaan potilaita saamaan ranskalaisia ja ulkomaisia fageja, jotta potilasta ei enää tuomita kuolemaan tai amputaatioon ilman, että häntä olisi aiemmin hoidettu faagiterapialla mahdollisuuksien mukaan, tarvittaessa myös vieraiden bakteriofaagien kanssa. Yhdistys pyytää, että toisaalta ulkomailla hyväksytyt lääkkeet hyväksytään automaattisesti Ranskassa voimassa olevien myötätuntoisten asetusten puitteissa, ja toisaalta perustetaan Ranskaan uudelleen bakteriofaagien valmistuskeskus. Pyyntö, vastaava kuin Instituts Pasteur Pariisissa Lyon ja Strasbourg ovat tehneet 50 vuotta kaupungin lääkäreille ja sairaaloille. Se perustuu Burden BMR -tutkimukseen, jonka mukaan vuosittain menetetään noin 10000 ihmishenkiä, jotka ulkomaiset bakteriofagit voivat pelastaa.
Le Lien : Potilaiden ja terveyden käyttäjien puolustusyhdistys. Sen ydintehtävä on puolustaa sairaalainfektioiden ja lääketieteellisten onnettomuuksien uhreja, olivatpa ne virheitä, virheitä tai vaaroja. Hän kampanjoi bakteriofagin palauttamiseksi Ranskaan.
Phag Espoirs : Tavoitteena on toisaalta edistää bakteriofagien tutkimusta ja käyttöä diagnostisella ja terapeuttisella alalla ja toisaalta tukea potilaita, jotka haluavat tietää enemmän bakteriofageista. Yhdistys koostuu pääasiassa lääkäreistä.
Phages sans frontières : Varainhankinta ja neuvoja potilaiden auttamiseksi Georgiassa.
PHELIX Ranska: yhdessä Leicesterin yliopiston kanssa Iso-Britanniassa toteuttaa hanketta Borrelian (Lyme-tauti) aiheuttamien kroonisten infektioiden havaitsemiseksi bakteriofaagiviruksia käyttäen.
