جدیدترین دستاوردهای بیوتکنولوژی، نانوبیوتکنولوژی و بیوانفورماتیک
جدیدترین دستاوردهای بیوتکنولوژی، نانوبیوتکنولوژی و بیوانفورماتیک
برای آنکه مفهوم فاژ درمانی را درک کنیم ، ابتدا باید بدانیم که فاژ ( باکتریوفاژ ) چیست . بطور کلی به ویروسهایی که به باکتریها حمله میکنند باکتریوفاژ می گویند . فاژهای لایتیک ، متابولیسم باکتری را مختل می کنند و باعث می شوند که باکتری لیز شود . بنابراین ، فاژ درمانی ، استفاده ی درمانی از فاژهای لایتیک برای درمان عفونتهای ناشی از باکتریهای بیماریزا است .فاژها ، دامنه ی میزبانی کمتری نسبت به آنتی بیوتیکهایی که برای کارهای درمانی به کار گرفته می شوند ، دارند . به این معنی که بیشتر فاژها ، آلوده کننده ی یک گونه ی باکتریایی خاص هستند و حتی بیشتر آنها تنها قادر به لیز کردن سویه های ویژه ای از یک گونه هستند .چرخه ی زندگی فاژ لایتیک ، به صورت زیر می باشد :1. فاژ به باکتری میزبان خاص خودش متصل می شود .2. DNA خود را تزریق می کند .3. در ژنوم باکتریایی اختلال ایجاد کرده و باکتری را می کشد .4. از DNA باکتری و ماشین سنتز پروتئین آن ، برای ساخت قسمتهای مختلف خود استفاده می کند .5. فاژهای جدید ساخته می شوند .6. دیواره ی سلولی باکتری را لیز می کنند و صدها نسخه از فاژ ورودی ، به محیط زیست آزاد می شود .کاربردهای باکتریوفاژ در بیوتکنولوژی :1. تولید واکسن2. ژن درمانی3. تشخیص پاتوژنهای باکتریایی4. کتابخانه ی غربالگری برای پپتیدها و آنتی بادیهاتاریخچه ی کشف باکتریوفاژها به سال 1923 باز می گردد . در آن سال ، پزشک کانادایی فرانسوی به نام Felix d'Herelle باکتریوفاژها را کشف کرد . او در حال بررسی اسهال خونی بود و در مدفوع بیمارانش یک میکروب خاص نامرئی را توصیف کرد که باکتری نبود و نوعی عامل بهبود دهنده به حساب می آمد . سپس یک میکروبیولوژیست روسی بنام Giorgi Eliava یک مؤسسه ی تحقیقاتی فاژ را در گرجستان تأسیس کرد .تاریخچه ی فاژ درمانیبه گزارش CDC استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین ( MRSA ) نزدیک به 60% از عفونتهای بیمارستانی اورئوس را در سال 2001 دارا بود . اگرچه بیشتر MRSA ها ، هنوز هم با آنتی بیوتیکهای قوی درمان می شوند ، اما برخی از آنها می توانند نسبت به قویترین داروها نیز مقاوم باشند . اورئوس تنها مشکل نیست . CDC تخمین زده است که در برخی مناطق ، 30% پنومونی ایجاد شده توسط استرپتوکوکوس پنومونیه ، به متی سیلین مقاوم هستند . ونکومایسین هم در اواخر 1988 شروع به شکست در مقبل برخی انتروکوکوس ها شامل فسیوم و فکالیس ، کرد .مدت اندکی بعد از کشف باکتریوفاژ ، d'Herelle اثر درمانی آنها را روی مرغ و گاو و سپس روی انسان ، آزمایش کرد . سپس یک گروه در هند به مطالعه ی کاربردهای باکتریوفاژ در درمان وبا پرداختند .دلایل متعددی وجود دارد که چرا آزمایشات اولیه در فاژ درمانی ناموفق بودند . مثلا بیولوژی فاژها بصورت کامل کشف نشده بود و ممکن بود یک فاژ اشتباه به کار گرفته شود . یک مشکل دیگر این بود که آماده سازی فاژها برای تجویز ، باعث می شود ویروسها آلوده شوند یا اینکه ویروسهای کافی مؤثر در جمعیت فاژی وجود نداشت . بعضی اوقات نیز به هنگام مطالعه ، با اشتباه فاژی را انتخاب می کردند که به فاژ مقاوم بود .اگرچه به نظر می رسد که در حال حاضر فاژ درمانی ، یک راه حل مناسب برای درمان باکتری های مقاوم است ، اما مشکلاتی نیز وجود دارد . یک مشکل آن که بین محیط invivo و invitro تفاوتهای زیادی وجود دارد . محیط invivo پیچیده تر است و موانع بسیاری وجود دارد که یک فاژ باید از آنها عبور کند تا به باکتری هدف برسد . Weld و همکارانش در سال 2004 دریافتند که باکتریوفاژها ، یک چرخه ی رشد متفاوت و پیچیده در محیط invivo دارند . یک مشکل احتمالی دیگر این است که همانطور که باکتری ها می توانند به آنتی بیوتیک مقاوم شوند ، ممکن است بتوانند مقاومت هایی را نسبت به فاژها توسعه دهند . یک مشکل دیگر آن که طحال فعال شده و فاژها را قبل از این که فرصت رسیدن به هدف های باکتریایی خود را داشته باشند ، غیر فعال کند . تحویل به باکتری هدف فاژها برخلاف بسیاری از مولکول های آنتی بیوتیک ، قبلیت عبور از غشا را ندارند و بنابراین باید یک روش برای تحویل به سلول های هدف داشته باشند .Broxmeyer و همکارانش در سال 2002 ، اثر درمان ماکروفاژ آلوده به Mycobacterium avium با Mycobacterium smegmatis ، 48 ساعت پس از عفونت ، با وبدون فاژ لایتیک TM4 بر تعداد M. avium داخل سلولی را بررسی کردند و مشاهده کردند که عفونت به همراه M. smegmatis و فاژ TM4 ، منجر به کاهش 100 برابری M. avium درون سلولی می شود. برخی از محققان ، حالت های مختلف تحویل را به عنوان passive وactive طبقه بندی می کنند . تحویل passive به وسیله ی دوز های زیادی از فاژها به دست می آید . تحویل active شامل این است که مطمئن شویم فاژها به اندازه ی کافی زنده می مانند که سلول های نسل بعد را تولید کنند که بعدا این سلول ها ، باکتری ها را از بین ببرند . تحویل active یک مزیت دارد و آن این است که می تواند طی یک دوره ی طولانی تر عمل کند . اثر بخشیدر سال 2006 ، March و Clark ، پاهای دارای زخمهای وریدی آلوده به سودوموناس مقاوم به آنتی بیوتیک را به کمک باکتریوفاژها و در مدت 5 ماه درمان کردند . این کار ، یکی از موارد اثر بخشی فاژها را نشان داد .مقایسه با آنتی بیوتیک هافاژها در مقایسه با آنتی بیوتیک ها مزایا و معایبی دارند .مزایا عبارتند از :1. فاژها داروهای هوشمندی هستند و زندگی آنها به وجود هدف های باکتریایی خود ، وابسته است و وقتی که همه ی باکتری ها را از بین ببرند ، خود فاژها نیز می میرند .2. میزبان ویژه ی باکتریایی دارند و در نتیجه به میکروفلور طبیعی بدن ، آسیبی نمی رسانند .3. احتمال ایجاد مقاومت در آن ها بسیار کم است و تقریبا وجود ندارد . در صورت بروز مقاومت نیز قابلیت دستکاری دارند و می توان مقاومت را از بین برد یا از فاژهای دیگر استفاده کرد .4. نسبت به آنتی بیوتیک ها ارزان تر هستند .5. تا کنون هیچ اثر جانبی در آن ها گزارش نشده است .6. اجزایی از آن ها در صورت تخلیص ، می توانند به عنوان آنتی بیوتیک به کار گرفته شوند . معایب آ نها عبارتند از :1. ممکن است بدن در برابر آن ها واکنش نشان دهد . مثلا اگر به صورت دهانی استفاده شوند ، ممکن است اسید معده قبل از رسیدن به اهداف باکتریایی ، آن ها را از بین ببرد یا غیر فعال کند . اگر هم بصورت تزریقی استفاده شوند ، ممکن است توسط سیستم ایمنی بدن ، از بین بروند یا غیر فعال شوند .2. باید به طور کامل تخلیص شوند که کار مشکلی است .3. چون اختصاصی هستند ، باید باکتری هدف آن ها به طور کامل شناسایی شود و این کار وقت گیر است .4. باکتریوفاژها ، اورگانیسمهای پیچیده ای هستند که می توانند ژنهای توکسین را بین باکتری ها منتقل کنند .5. چون اورگانیسم های پیچیده ای هستند ، استفاده از آن ها سخت تر است .