Bakteriofágy - požierači baktérií

Špecifickú morfológiu majú niektoré vírusy prokaryotických buniek nazývané bakteriofágy alebo skrátene fágy. Ich virión pozostáva z proteínovej hlavičky, ktorá obaľuje nukleovú kyselinu. Z hlavičky vychádza bičík (nemá pohybovú funkciu), na konci ktorého sú bičíkaté vlákna, ktorými bakteriofág priľne na povrch hostiteľskej bunky. Do bunky vstupuje len nukleová kyselina, ktorá je vstreknutá kontrakciou bičíka. Ostatné kompomenty fága sa po premnožení dosyntetizujú a z bunky sú uvoľnené kompletné virióny.

Reprodukčný cyklus bakteriofágov

Existuje niekoľko stratégií, ktorými sa môžu vírusy rozmnožovať v hostiteľských bunkách. Nasledujúci text je písaný s odvolaním sa na bakteriofágy, ale v jeho podstate platí pre všetky vírusy:

  • lýza
  • lyzogénia
  • pseudolyzogénia

Lýza

Lytické fágy sú agresívne typy fágov, ktoré sa rozmnožujú rýchlo podľa vyššie popísaného priebehu. Krátko po infekcii dochádza k syntéze skorých vírusových proteínov, ktoré majú za úlohu inhibovať obranné mechanizmy bunky a pripraviť fágovú DNA na replikáciu. Po replikovaní DNA dochádza k syntéze neskorých proteínov, ktoré predstavujú hlavne zložky kapsidu a enzým lyzozým, ktorý spôsobí rozrušenie - lýzu - bunky a uvoľnenie fágových častíc do prostredia. Patrí sem napr. fág s označením T4 alebo T7.

Lyzogénia

Lyzogénne fágy sú mierne fágy, ktoré nemusia hneď bunku zabíjať. Po infekcii fágovou DNA dochádza k jej inkorporovaniu do hostiteľskej DNA. Takéto štádium vírusu sa nazýva profág. V teórii eukaryotických retrovírusov, ktoré sa podobne ako lyzogénne fágy inkorporujú do hostiteľskej DNA, hovoríme o stave provírusu. V tomto štádiu nedochádza k aktívnej replikácii vírusu. Bunka sa normálne delí, pričom každá jej nová generácia má vo svojej genetickej výbave aj vírusovú DNA. Na určitý podnet (hladovanie bunkovej kolónie, ktoré by mohlo ohroziť existenciu fága) dochádza k vyštiepeniu fágovej DNA z bakteriálneho chromozómu, pričom nastáva lytický cyklus popísaný vyššie (príprava na replikáciu, replikácia fágovej DNA, syntéza obalových proteínov, lýza bunky). Medzi lyzogénne fágy patrí napr. Mu-fág alebo fág λ (lambda).

Pseudolyzogénia

Je špeciálny spôsob života niektorých fágov, ktorý spočíva v tom, že bunka produkuje fágové častice, ktoré ju opúšťajú bez toho, aby bunka zlyzovala. Infikovaná bunková kolónia rastie pomalšie, pretože väčšinu svojej energie a látok míňa na stavbu viriónov. Takýmto spôsobom života je typický napr. vláknitý fág M13.

Fágová terapia

Už od objavu bakteriofágov britským bakteriológom FREDERICKOM TWORTOM (1877-1950) v roku 1915, a nezávisle francúzsko-kanadským mikrobiológom FÉLIXOM D'HÉRELLOM (1873-1949) v roku 1917, špekulovalo sa o ich využití v terapii bakteriálnych ochorení. Z dôvodu nedostatočných vedomostí o ich životnom cykle (lyzogénia), úzkej druhovej špecializácii a vzniku bakteriálnej rezistencie na fágovú infekciu, prešla táto terapia po vynájdení antibiotík v roku 1928 do úzadia.

Dnes, keď dochádza k vzniku patogénnych bakteriálnych kmeňov rezistentných na viaceré antibiotiká, znovu sa veda začína upriamovať na terapiu bakteriofágmi. V porovnaní s klasickou antibiotickou liečbou má niekoľko výhod:

  • každá baktéria môže byť infikovaná fágmi
  • neexistuje alergia u ľudí na fágy
  • málo vedľajších účinkov
  • postačuje jedna dávka
  • fágy samotné neinfikujú zvieratá ani ľudí
  • nízka pravdepodobnosť vzniku rezistencie pri kontrolovanej liečbe
  • lacnejšia príprava oproti antibiotikám

Nevýhodou je detailné poznanie bakteriálneho patogéna ešte pred samotným zahájením fágovej liečby, aby sme jednak zabezpečili, že terapia bude účinná, a vylúčili možnosť transdukcie alebo lyzogenizácie. V prípade orálneho podania fága je nutné neutralizovať žalúdočnú kyselinu. Nevýhodou je aj tvorba protilátok voči fágom, ktoré prirodzene produkuje ľudský imunitný systém voči každému cudzorodému antigénu. V konečnom dôsledku je však liečba fágmi oveľa lacnejšia, perspektívnejšia a sofistikovanejšia metóda boja proti patogénnym baktériám, ako hľadanie nových antibiotík.