El nombre virus proviene del latín y significa veneno y otros líquidos nocivos. Este primer nombre muestra que el virus es algo malo en la mente de las personas. La traducción china de virus es virus, lo que también implica que está relacionado con enfermedades y venenos, lo que hace que la gente se mantenga alejada de él. El brote de varias estrellas del tráfico de la familia de virus, como el VIH, el virus de la gripe, el virus de la hepatitis B, el SARS, el virus del Ébola, etc. , alimentando la notoriedad del virus, como si fuera un demonio atroz al que no se puede matar rápidamente.
Entonces, ¿la famosa familia de virus es realmente la villana? Hoy presentaré un miembro único de la familia de virus: el bacteriófago.
Se descubrió accidentalmente un virus que fagocita bacterias
El bacteriófago es una rama de la familia de los virus con miles de miembros diferentes. Lo que es único es que puede infectar bacterias, replicarse y reproducirse parasitándolas y, en última instancia, matarlas. Un bacteriófago sólo puede infectar a un tipo de bacteria. Al igual que otros virus, los bacteriófagos están compuestos por una capa exterior envuelta en proteínas y un ácido nucleico interno.
Los bacteriófagos fueron descritos por primera vez por el bacteriólogo Frederick Turtle en 1915. Descubrió que algunas colonias bacterianas en el medio agar se volvían transparentes y que dichas colonias no podían formar nuevas colonias cuando se cultivaban más, es decir, las bacterias morían.
Al mismo tiempo, Felix de Herrell, un bacteriólogo canadiense que trabaja en Pasteur en París, estaba cultivando la bacteria Shigella Dysenteriae aislada de las heces de pacientes con disentería. También se encontraron algunas pequeñas manchas sin bacterias en la placa de Petri. . Especuló que algún tipo de partícula en los puntos mató a las bacterias. Llamó a estas manchas placas y a las partículas que las causaron fagos. Posteriormente, debido a las características únicas de los bacteriófagos en las bacterias infectantes, comenzó su leyenda en el campo biológico.
Los bacteriófagos combaten las superbacterias
Siguiendo la idea de que los fagos pueden infectar bacterias, es fácil pensar que muchas enfermedades son causadas por infecciones bacterianas. ¿Es posible combatir los virus con veneno, matar las bacterias con fagos y lograr el propósito de tratar enfermedades? Los antibióticos suelen ser la primera opción para tratar las infecciones bacterianas, pero el uso excesivo de antibióticos y la creciente prevalencia de resistencia a los medicamentos han devuelto la atención a los fagos.
Entonces, ¿cómo utilizar los fagos para combatir las superbacterias?
Echemos un vistazo a un reporte de caso en "Medicina Natural" en 2019. La protagonista del caso es una joven de 15 años. Su función pulmonar siguió disminuyendo debido a la fibrosis quística congénita y tuvo que someterse a un trasplante de pulmón. La inmunosupresión después del trasplante empeora las infecciones y la inflamación existentes. El cultivo in vitro reveló una infección con una cepa de micobacteria resistente a los medicamentos. Aunque al paciente se le administraron potentes fármacos y antibióticos para tratar las micobacterias, los resultados no fueron buenos.
Por este motivo, los médicos tienen que buscar nuevos tratamientos, y lo que piensan es en terapia con fagos.
El primer paso en la terapia con fagos es el aislamiento y la validación in vitro. Cultivaron micobacterias aisladas de las heridas de los pacientes para formar diferentes colonias, una colonia de la misma micobacteria. Posteriormente, se aísla una gran cantidad de fagos de las micobacterias y se cultivan para ver si pueden infectar las colonias. Como resultado, se descubrió que tres fagos infectaban la colonia 1 de aproximadamente 10.000 fagos.
Entonces, se necesita tecnología de modificación genética para mejorar su eficiencia de infección.
A continuación, se probó la eficacia de infección de los tres fagos contra otras colonias bacterianas. Aunque no se encontró que todos los fagos infectaran y mataran a todas las colonias, si se usaran tres fagos juntos, se podría matar a la mayoría de las micobacterias. Esta combinación de terapias con fagos se llama cóctel.
La eficacia in vitro es el primer paso de un largo viaje, y el siguiente paso es verificarla in vivo.
Primero se aplicará el medicamento localmente cerca de la herida quirúrgica del paciente. Después de confirmar que no existen reacciones adversas como alergias, se administrará el medicamento localmente en una vena. Después de 6 meses de tratamiento continuo, la infección de la piel del paciente continuó mejorando y sus funciones hepática y pulmonar también continuaron mejorando. Todos los indicadores indican que la terapia con fagos tiene un gran éxito.
De hecho, podemos encontrar que el proceso de detección de fagos y el de descubrimiento de fagos son similares. El antídoto se mezcla con el veneno, pero lo difícil es encontrar el único antídoto. Frente a superbacterias cada vez más astutas, los fagos alguna vez fueron considerados el arma definitiva contra las bacterias.
También hay informes sobre el uso de fagos para combatir superbacterias en China. En 2017, también se estableció en Shanghai el Instituto de Fagos y Resistencia a los Medicamentos de Shanghai, dedicado a investigar el uso de fagos para combatir infecciones causadas por bacterias resistentes a los medicamentos, con la esperanza de ocupar una posición favorable en la futura lucha contra las bacterias resistentes a los medicamentos.
2065438+En septiembre de 2007, se estableció el Instituto de Fagos y Resistencia a Medicamentos de Shanghai en el Centro Clínico de Salud Pública de Shanghai afiliado a la Universidad de Fudan.
El camino hacia el Premio Nobel de los fagos
Además de utilizarse para combatir las superbacterias, los fagos también se han convertido en dos veces invitados de la familia Nobel por sus contribuciones a la investigación biológica y a la farmacia. .
Las bacterias fueron infectadas por fagos por primera vez en experimentos, demostrando que el ADN es el material genético de los organismos, no las proteínas. Esta investigación ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1969. En pocas palabras, los aminoácidos que forman la proteína de la cubierta del fago contienen azufre, pero el ADN no. Por el contrario, el fósforo se encuentra principalmente en el ADN. Por lo tanto, al marcar la proteína de cubierta y el ácido nucleico del fago con 35S y 32P, y luego detectar si la bacteria huésped infectada es principalmente 35S o 32P, se puede inferir si el material genético es ácido nucleico o proteína. Este experimento inteligente y simple también aparece en los libros de texto de biología de la escuela secundaria debido a su importancia.
El segundo Premio Nobel para los fagos provino de la tecnología de visualización de fagos. En resumen, el gen de interés se inserta en una posición específica del gen de la proteína de cubierta del fago de modo que el polipéptido o proteína correspondiente al gen de interés pueda expresarse junto con la expresión de la proteína de cubierta y así visualizarse. Este maravilloso diseño reduce en gran medida la carga de trabajo de la clonación de genes y la detección de proteínas tradicionales, y también abre nuevas ideas para el desarrollo de fármacos con anticuerpos.
Entre los fármacos desarrollados a partir de la tecnología de visualización de fagos, el más famoso es el adalimumab, el famoso fármaco rey, utilizado para tratar enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide. Entre las docenas de fármacos con anticuerpos que ya están en el mercado, casi 10 se han desarrollado utilizando tecnología de presentación en fagos y se están desarrollando más fármacos con anticuerpos.
El Premio Nobel de Química 2018 se otorgó a dos resultados de investigación. Uno es la evolución dirigida de las enzimas Arnold y el otro es la tecnología de presentación en fagos para péptidos y anticuerpos, obtenida por Smith y Winter.
Además de lo anterior, los fagos también han hecho contribuciones muy importantes en otros campos, por ejemplo, en el campo de la biología molecular, promovieron el descubrimiento y desarrollo de varias enzimas operativas importantes, incluidas las ADN y ARN polimerasas. . verificar. En el campo ecológico, ha hecho grandes contribuciones a la biodiversidad, etc. Lo que más espero es su enorme potencial en el campo médico.
Los virus pueden causar enfermedades, pueden curar enfermedades, pueden ser armas y también pueden ser herramientas. Como miembro importante de la familia de los virus, las historias legendarias de los bacteriófagos continúan desarrollándose.
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