Бактеріофаги як терапія для зменшення використання антибіотиків

використання антибіотиків

Адаптовано зі статті: «Від управління фермою до терапії бактеріофагами: стратегії зменшення використання антибіотиків у тваринництві», Лора Х. Кан, Жиль Бержерон, Меган В. Бурасса, Берт Де Вег, Джейсон Гілл, Філомена Гомес, Франсуа Малуен, Кен Опенгарт, Г. Дональд Ріттер, Рендалл С. Співак, Каріна Сторрс, Едвард Топп.

У роботі с зменшити використання антибіотиків у тваринництві, у фермерських господарствах впроваджено кілька життєздатних та ефективних комерційних альтернатив, які сьогодні розробляються.

Мабуть, найбільш усталеними стратегіями є ті, що пов'язані з управління стадом та пом’якшення наслідків впровадження та поширення хвороб, що згодом призведе до меншого використання антибіотиків.

використання вакцин у тваринництві історично використовувався для профілактики бактеріальних та вірусних захворювань, хоча більшість із них спрямовувались на вірусні захворювання.

Хоча вакцини проти вірусних захворювань можуть допомогти зменшити потребу в антибіотиках, контролюючи поширення вторинних бактеріальних інфекцій, новітні вакцини які розробляються спеціально для цільових бактерій.

Нові досягнення у виборі та можливій адаптації бактеріофаг, запропонувати a Перспективний спосіб боротьби з патогенними бактеріями без необхідності використання традиційних антибіотиків.

знижена залежність від антибіотиківs у тваринництві має зменшити поширеність та передачу людям антимікробно стійких бактерій із цих Інтернет-систем.

РОЛЬ БАКТЕРІОФАГ

В даний час існує зростаючий інтерес до розробки продуктів на основі бактеріофагів (фагів) для введення у виробничі тварини як нового типу антибактеріального засобу.

Застосування бактеріофагів може мати численні переваги про класичні антибіотики.

Хоча бактерії можуть виробити стійкість проти них, цей ризик можна зменшити, зробивши "Суміші" 2 або більше бактеріофагів, що є здійсненним через їх різноманітну природу.

Сьогодні вони не такі відомі, але фаги були вивчався протягом 20 століття на так званій стадії до антибіотиків. Вони містяться в природі та в нормальній мікрофлорі людини.

Особливості фагів спонукали контролюючі органи, включаючи Управління з контролю за продуктами та ліками (FDA), вважати їх безпечними. особливо вірулентні фаги, тобто тих, метою яких є зараження та елімінація бактерій, і які, як правило, не взаємодіють з тканинами ссавців.

З іншого боку, менш вірулентні фаги Вони можуть інтегрувати свою ДНК в бактеріальний геном і залишатися в сплячому стані всередині бактеріальних клітин, змінюючи свої характеристики, не вбиваючи їх. Через це їх не використовують терапевтично.

Хоча ці продукти ще не доступні для введення у виробничі тварини, призначені для споживання людиною, вони мають багато застосувань у галузях промисловості.

Наприклад, фаги, що елімінують Listeria monocytogenes Вони використовуються в заморожених м'ясних, рибних, сирних або овочевих виробництвах. У тваринництві використовуються специфічні фаги проти сальмонели або проти кишкової палички (очищення та дезінфекція).

Дослідження використання бактеріофагів у тваринництві посилився за останні 20 років. Численні дослідження досліджували його застосування проти сальмонели, патогенної кишкової палички, Clostridium та Campylobacter.

ЩО, ДОСЛІДЖЕННЯ В ЦЬОМІ СФЕРІ БУЛО ОБМЕЖЕНО НЕКОЛЬКОМИ ВИКЛИКАТИ

В даний час переважаючий підхід заснований на виділенні колекції фагів, присутніх у навколишньому середовищі, і їх ефективність перевіряється щодо певного патогену, що представляє інтерес. Рідко трапляється, що один і той же фаг оцінюється неодноразово в різних дослідженнях, що робить важко узагальнити дослідження та розробити життєздатний кінцевий продукт.

У більшості досліджень Критерії відбору фагів засновані на їх здатності заражати певний патогенний штам, але крім цього, незрозуміло, як передбачити, які фаги та які протоколи лікування будуть найкращими кандидатами для комерційного розвитку.

Більше того, більшість опублікованих досліджень не беруть участі біотехнологічних компаній, таким чином, можливо, не націлюючись на комерційні бактеріальні мішені.

Ринок занадто малий, щоб компенсувати висока вартість розробки.

Нарешті, інтелектуальна власність цих продуктів також різна до класичних антибіотиків, оскільки препарати на основі фагів та їх використання відносяться до 20-х років минулого століття, з подальшими аномаліями, які заважають патентному захисту.

Щоб дослідження просунулося, необхідно подолати сучасний, суто емпіричний менталітет і перейти до а більш системний підхід до досліджень, на основі набору характеристик, таких як розмір фага, тип або використання фагових рецепторів.

Є багато невідомих щодо взаємодія фагів з імунною системою хазяїна та їх фармакокінетика.

Іншим важливим аспектом є визначення які цільові хвороби більш можливо здійснити терапією на основі бактеріофагів.

Як правило, вони представляють a дуже вузький спектр діяльності проти одного виду бактерій, як правило, проти підгрупи штамів всередині виду, в результаті чого потрібно ретельно планувати розробка продукту на основі бактеріофагів, якщо потрібно отримати ефективний продукт.

Прикладом можуть бути інфекції, спричинені генетично однорідні збудники, такі як Listeria monocytogenes або серотип E. coli (0157: H7), це було б кандидатами, що становлять інтерес, тоді як інші мультипатогенні патології важче піддавались лікуванню (через різноманітність патогенних мікроорганізмів).

Однак, така специфічна для бактеріофагів антибактеріальна активність має певні переваги, серед них не вбивання корисних бактерій та відсутність перехресної стійкості, оскільки лише один тип бактерій потрапляє в пастку.

Бактерії дуже швидко розвивають стійкість до бактеріофагів, у деяких типах вони схожі на певні антибіотики, такі як стрептоміцин.

A загальний механізм опору Це втрата характеристик поверхні бактерій (рецепторів), які фаг використовує для розпізнавання та поглинання клітини. Цього можна уникнути, створивши "суміш" фагів, які використовують різні рецептори, оскільки спонтанна мутація та втрата рецепторів менш імовірні таким чином.

Крім того, бактерії мають механізми антифагічного захисту (такі як модифікація рестрикцій, токсин-антитоксин та системи на основі CRISPR-Cas).

У будь-якому випадку, бактеріофаги продовжують проявляти активність проти бактерій, оскільки, у багатьох випадках, фагова інфекція смертельна для клітини з самого початку, навіть якщо фаги не в змозі розмножуватися і лізувати свого господаря.

У випадку лікування домашньої худоби або живих тварин, може знадобитися багаторазове повторне застосування протягом тривалого часу, щоб отримати результати. У цих випадках це було б доречно виміряти фагову чутливість, що включає їх здатність поширювати та заражати нових господарів.

Нещодавно, Досліджено використання бактеріофагів як альтернативи боротьбі з стійкістю до антибіотиків і зменшити його використання у тваринництві.

У цьому сенсі розроблені бактеріофаги використовують системи CRISPR-Cas для знищення генів стійкості до антибіотиків, замість того щоб вбивати бактерії.

Іншим цікавим способом боротьби зі збудниками хвороб на основі бактеріофагів є використання лізини закодований з ними, наприклад ендолізини. Ендолізини - це ферменти, які бактеріофаги виробляють для руйнування клітинної стінки бактерій, дозволяючи фагам-нащадкам вирватися з ураженої клітини.

В бактерії Грам +, Ці ферменти працюють поза клітини, і дослідження показали, що вони можуть бути майбутнє, коли мова йде про втручання в такі захворювання, як мастит.