ფაგები

ფაგები. ლალი დათეშიძე, არჩილ შენგელია. ლექცია – ვებინარი (2)

  • ფაგების სტრუქტურა
  • სად „ცხოვრობენ“  ფაგები?
  • ფაგები – ბაქტერიების პოპულაციების ბუნებრივი შეზღუდველები
  • როგორ მოქმედებს  ფაგი
  • ფაგების ცხოვრების ციკლი
  • ფაგების ისტორია
  • ანტიბიოტიკებთან დაკავშირებული პრობლემები
  • ფაგები და მედიცინა
  • ფაგების დადებითი მხარეები
  • ფაგების უარყოფითი მხარეები
  • სპეციალისტები ფაგების შესახებ
  • ფაგები ვეტერინარიაში
  • ფაგები გენურ ინჟინერიაში
  • ფაგები კვებით მრეწველობაში
  • ფაგები სოფლის მეურნეობაში

დედამიწაზე არსებულ  ყველა არსებას თავისი მიკროსკოპული პარაზიტი – ვირუსი ჰყავს. ბაქტერიებსაც თავიანთი სპეციალიზირებული ტიპის ვირუსები  ჰყავთ, რომელთა გამრავლების შედეგად  მიკრობი კვდება.

ვირუსების ეს ეფექტი პირველად ფელიქს დ’არელმა აღმოაჩინა და  მათ ,,ბაქტერიოფაგები“ უწოდა, რაც ,,ბაქტერიების შთანმთქმელს“  ნიშნავს. ამრიგად, ფაგები ვირუსებია, რომლებიც ამორჩევით ანადგურებენ ბაქტერიებს .

ფაგების სტრუქტურა 

ფაგის ზომა 0,1- 0,2 მილიმიკრონია, რაც 5 მიკრონის ზომის ბაქტერიული უჯრედის დაახლოებით 1/1000 ნაწილია; გამოიყურებიან ძალიან განსხვავებულად. ზოგი ჰგავს პატარა კოსმოსურ სადგურს; აქვთ კრისტალის ფორმა, მკვეთრი საზღვრებით.

წინასწარი მონაცემებით, ფაგების დახლოებით  1015-მდე სახეობაა ცნობილი. მათი უმრავლესობა Caudovirales  – (კუდიანი ვირუსები) რიგს მიეკუთვნება. ფაგი  ორი ნაწილისაგან შედგება – თავისა და კუდისაგან.

თავი  ანუ  კაფსიდი ცილოვანი გარსითაა დაფარული;  შიგნით მოთავსებულია გენეტიკური მასალა  დნმ-ის ან რნმ-ის სახით.

კაფსიდში მოთავსებული გენომური დნმ ახორციელებს ერთის მხრივ, ბაქტერიოფაგის ,,სხეულის“  ფორმირებისათვის საჭირო  სტრუქტურული ცილებისა   და, მეორეს მხრივ,  უჯრედში ფაგის გამრავლებისათვის საჭირო ცილების კოდირებას.

ფაგის კუდის სიგრძე 2-4-ჯერ აღემატება თავის დიამეტრს. კუდი  ბოლოვდება ბაზალური მემბრანით, რომელზეც გამოზრდილია წვრილი ფიბრიები. მათი მეშვეობით ბაქტერიოფაგი ემაგრება სამიზნე ბაქტერიის ზედაპირს.

სად ცხოვრობენ ფაგები?

ფაგებს სხვადასხვა მორფოლოგია და გავრცელების არე აქვთ. ისინი ცხოვრობენ ყველგან, სადაც ბაქტერიებია – წყალში, ნიადაგში, წვიმის წვეთებში, საგნების ზედაპირზე, ხილის, ბოსტნეულის ზედაპირზე, ადამიანის კანზე, ორგანიზმში.

რაც უფრო მდიდარია ნიადაგი მიკროორგანიზმებით, მით ბევრია იქ ფაგები. განსაკუთრებით ბევრია შავ მიწაში და სასუქიან ნიადაგებში. ჩვეულებრივი წყლის 1 მილიმიტრში დაახლოებით მილიარდამდე ფაგია.

ფაგები – ბაქტერიების პოპულაციების ბუნებრივი შეზღუდველები

მიკროსამყაროში ფაგები ბაქტერიების ბუნებრივი შემზღუდველის როლს ასრულებენ. ფაგების რაოდენობა მერყეობს  ბაქტერიების რაოდენობის მიხედვით. თუკი მცირდება ფაგებისათვის საჭირო ბაქტერიების რაოდენობა, შესაბამისად მცირდება ფაგების რაოდენობაც; ამდენად,  ფაგები ზღუდავენ, მაგრამ არ ანადგურებენ მთლიანად ბაქტერიების პოპულაციას.

ფაგებისა და ბაქტერიების თანაფარდობა ისეთივე წონასწორობაშია, როგორც მტაცებლებისა და მღრღნელებისა მაკროსამყაროში

როგორ მოქმედებს ფაგი ?

შეიძლება ითქვას, რომ ბაქტერიოფაგი ბუნებრივი მაღალექნოლოგიური ნანოობიექტია. მაგალითად, ფაგების კუდი წარმოადგენს ერთგვარ ,,მოლეკულურ შპრიცს“ რომელიც ხვრეტს ბაქტერიის კედელს, შემდეგ იკუმშება და საკუთარი დნმ შეჰყავს ბაქტერიის უჯრედში. სწორედ ამ მომენტიდან იწყება ინფექციური ციკლი, რომელიც სრულდება მასპინძელი ბაქტერიული უჯრედის დაშლით (ლიზისით).

ბაქტერიების დაცვის მექანიზმებისა და ვირუსების თავდასხმის ევოლუციური შეჯიბრის შედეგად,  მოხდა  ფაგების ინფექციური ზემოქმედების  სპეციალიზაცია. თუკი არსებობს ბაქტერიების დიდი კოლონია, სადაც თავიანთ მსხვერპლს ადვილად მოძებნიან  ფაგების მომდევნო თაობაც, ბაქტერიების განადგურება მოხდება  სწრაფად და უწყვეტად.

თუკი პოტენციური მსხვერპლი მცირეა, ან გარემო შეუფერებელია ფაგების გასამრავლებად, უპირატესობა ენიჭება ლიზოგენური განვითარების ციკლის მქონე ფაგებს. ამ შემთხვევაში ბაქტერიაში შეღწევის შემდეგ ფაგის დნმ მაშინვე არ რთავს ინფექციის მექანიზმს და გარკვეულ მომენტამდე პასიურ მდგომარეობაშია რჩება უჯრედში.

ვირუსი (ფაგი) ამგვარი პროფაგის მდგომარეობაში შესაძლოა საკმაო ხანს დარჩეს უჯრედში  და ბაქტერიის ქრომოსომასთან ერთად გაიაროს უჯრედის დაყოფის ციკლი. როდესაც ბაქტერია მოხვდება გამრავლებისათვის შესაფერ  გარემოში, აქტივირდება ინფექციის ლიზიური ციკლიც.

ფაგების ცხოვრების ციკლი

  1. ფაგი უახლოვდება ბაქტერიას და ფიბრიებით უკავშირდება ბაქტერიის ზედაპირზე რეცეპტორულ უბნებს.
  2. კუდისმიერი ძაფები იხლართება უჯრების ზედაპირზე, მისი გარე კორპუსი იკუმშება, რომელიც აიძულებს ღერძს შევიდეს უჯრედში, ამას ხელს უწყობს ფერმენტი ლიზოციმი, რომელიც არის ბაზალურ ფირფიტაში;  ასე შედის ნუკლეინის მჟავა (დნმ ან რნმ) უჯრედის შიგნით.
  3. ფაგის ნუკლეინის მჟავა აკოდირებს ფაგის ფერმენტების სინთეზს, იყენებს რა ამისათვის მასპინძლის ცილის მასინთეზირებელ  აპარატს.
  4. ფაგი ახდენს  მასპინძელი უჯრედის  დნმ ან რნმ ინაქტივაციას, ფერმენტებით მთლიანად  შლიან მას და სრულად იმორჩილებს უჯრედის აპარატს.
  5. ფაგის ნუკლეინის მჟავა ახდენს გარსის ახალი ცილების სინთეზის კოდირებას.
  6. ფაგის რნმ ის კონტროლის ქვეშ ხდება ლიზოციმის სინთეზი.
  7. უჯრების ლიზისი – ლიზოციმის ზემოქმედების შედეგად უჯრები სკდება, ხდება 200-1000 ახალი ფაგის გამონთავისუფლება; ახალი ფაგები იწყებენ ახალი ბაქტერიების ინფიცირებას.
  8. ეს შვიდი სტადია დაახლოებით  30 წუთამდე გრძელდება და მას ლატენტურ პერიოდს უწოდებენ.

ფაგების ისტორია 

1896 წელი – ბაქტერიოფაგის აღმოჩენა ბრიტანელი ბაქტერიოლოგის ერნესტ ხანკინის მიერ

1898 წელი – ფაგები გამოკვლეულია რუსი მეცნიერის ნიკოლოზ გამალეის მიერ. ამ წელში დაიწყეს მისი გამოყენება ჭრილობების და სხვადასხვა ინფექციების სამკურნალოდ.

1920 წელი – ფელიქს დერელმა – პასტერის ინსტიტუტის კანადელმა თანამშრომელმა დაარქვა ფაგებს „ ბაქტერიოფაგი“ და დაახასიათა ასე – ვირუსები, რომლებიც მრავლდებიან ბაქტერიებში.

1940 წელი – ყველგან, გარდა საბჭოთა კავშირისა, ფაგებზე მუშაობა ამოღებულია პერსპექტიული გამოკვლევებიდან. მსოფლიოში პოპულარული ხდება ანტიბიოტიკებით  მკურნალობა.

1980 წელი – ანტიბიოტიკებით მკურნალობის ეფექტურობა შემცირდა, ბაქტერიებმა გამოიმუშავეს წამლისმიერი მდგრადობა.

ფაგოთერაპიისკენ ინტერესი განახლდა.

2000 წელი – გლენ მორისი – მერილენდის ინსტიტუტის თანამშრომელი, თბილისის ფაგების, მიკრობიოლოგიისა და ვირუსოლოგიის ინსტიტუტთან ერთად დაიწყო ფაგების შესწავლა იმისათვის, რომ აეღო ლიცენზია მათი გამოყენებისა ამერიკაში.

2007 წელი ივლისი – ფაგები აღიარებულია ამერიკაში. ამჟამად გამოკვლევები მიმდინარეობს რუსეთში, საქართველოში, პოლონეთში, საფრანგეთში, გერმანიაში, ფინეთში, კანადაში, ამერიკაში, დიდ ბრიტანეთში, მექსიკაში, ისრაელში, ინდოეთში, ავსტრალიაში.

ფაგების თვისებების შესწავლამ განაპირობა ფაგოთერაპიის კონცეფციის განვითარება. 

ანტიბიოტიკებთან დაკავშირებული პრობლემები

მედიცინაში მეოცე საუკუნის მეორე ნახევარს ანტიბიოტიკების ერად მოიხსენიებენ. პენიცილინის აღმომჩენი ალექსანდრე ფლემინგი თავის ნობელის პრემიის ლექციაში აღნიშნავდა, რომ პენიცილინის მიმართ მიკრობთა მდგრადობა ძალიან სწრაფად მოხდებოდა, რაც ცხადია, შემდგომში დადასტურდა.

გარკვეულ დრომდე ანტიბიოტიკებისადმი მდგრადობა კომპენსირდებოდა ახალი ტიპის ანტიმიკრობული პრეპარატების შემუშავებით.  თუმცა 1990 წლებიდან ცხადი გახდა რომ კაცობრიობა აგებს ომს მიკრობთა   წინააღმდეგ.

მიზეზი კი უწინარეს ყოვლისა, ანტიბიოტიკების უკონტროლო გამოყენებაა, არამარტო სანმკურნალო, არამედ პროფილაქტიკიური მიზნებითაც. ამასთან არა მხოლოდ მედიცინაში, არამედ სოფლის მეურნეობაში, კვების წარმოებასა და ყოფა-ცხოვრებაში.

ამასთან, პრეპარატებისადმი მდგრადობა გამოუმუშავდებათ არა მხოლოდ დამასნებოვნებელ ბაქტერიებს, არამედ ჩეულებრივ  მიკროორგანიზმებსაც, რომლებიც ცხოვრობენ ნიადაგში, წყალში, და მათ უკვე ,, პირობით პათოგენურებს“ უწოდებენ.

2012 წელს ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციის გენდირექტორი მარგარეტ ჩენმა განაცხადა რომ დასრულდა ანტიბიოტიკების ხანა და კაცობრიობა უძლურია ინფექციური დაავადებების  მიმართ.  თუმცა კომბინაციური ქიმიის პრაქტიკური შესაძლებლობასნი ჯერ კიდევ ამოწურული არაა. საქმე იმაშია, რომ ანტიმიკრობული საშუალებების შემუშვება ძალიან ძვირი პროცესია და არც იმდენად მომგებიანი,  როგორც სხვა ტიპის წამლების წარმოება.

ფაგები და მედიცინა

სრულიად ლოგიკურად ჩნდება ინტერესი ინფექციების სამკურნალოდ  ფაგების, როგორც ბაქტერიების ბუნებრივი მტრების მიმართ.

ფაგებით დიზენეტერიის, ჭრილობითი ინფექციის, ქოლერისტიფისა და შავი ჭირის  მკურნალობის პირველი ცდები, საკმაოდ აკურატულად ჩატარდა და წარმატებაც სახეზე იყო. თუმცა ფაგების პირველი  მასიური წარმოებისა და გამოყენების შემდეგ ეიფორია დაცხრა. ცხადი გახდა, რომ  იმის შესახებ, თუ რას წარმოადგენს ბაქტერიოფაგი, როგორ უნდა მოხდეს მისი წარმოება, გაწმენდა და სამკურნალწამლო ფორმების გამოყენება – ჯერ კიდევ ბევრი რამ იყო უცნობი.
დღეს ფაგები მრავალი დაავადების სამკურნალოდ გამოიყენება. ჩვენ მოვამზადეთ იმ პათოლოგიების სია, რომელთა სამკურნალოდაც ქართულ ბაზარზე ამჟამად არის ფაგები. ეს სია მომზადებულია პრეპარატების ოფიციალური აღწერების მიხედვით.

    • აბსცესი
    • ანგინა
    • ართრიტი
    • ახალშობილთა ჩირქოვან-ანთებითი დაავადებები
    • ბაქტერიული დაბინძურებისა და შიდაჰოსპიტალური ინფექციების პროფილაქტიკა
    • ბრონქიტი
    • ბურსიტი
    • გასტროენტეროკოლიტი
    • გაღიზიანებული ნაწლავის სინდრომი
    • გინგივიტი
    • დამწვრობა
    • დიზენტერია
    • დისბაქტერიოზი
    • დისპეფსია
    • ენდომეტრიტი
    • ენტერული ინფექცია
    • ენტერული პათოლოგია
    • ვაგინიტი
    • ზედა და ქვედა სასუნთქი გზების ბაქტერიული ინფექციები
    • კანისა და ლორწოვანი ვისცერალური ორგანოების ჩირქოვანი ინფექციების პროფილაქტიკა და   მკურნალობა
    • კარბუნკული
    • კოლიტი ინფექციური
    • კოლპიტები
    • კონიუქტივიტი
    • კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის დაავადებები
    • ლარინგიტი
    • მასტიტი
    • მწვავე რესპირატორულ-ვირუსული ინფექციების ჩირქოვანი გართულებების პრევენცია
    • ნაწლავური ინფექციები
    • ომფალიტი
    • ოპერაციების დროს ჩირქოვანი გართულებების პრევენცია
    • ოსტეომიელიტი
    • ოქროსფერი სტაფილოკოკით (Staphylococcus aureus) გამოწვეული ჩირქოვანი დაავადებები
    • პანარიციუმი
    • პარაპროქტიტი
    • პარატიფი
    • პაროდონტოზი
    • პიელონეფრიტი
    • პიოდერმია
    • პიოციანეუსი
    • პიოციანეუსით (Pseudomonas aeruginosa) გამოწვეული ჩირქოვანი დაავადებების პროფილაქტიკა და მკურნალობა
    • პლევრალური ღრუ
    • პლევრიტი
    • პნევმონია
    • პროსტატიტი
    • რინიტი
    • სალმონელოზი
    • სალპინგოოფორიტი
    • საშო-საშვილოსნოს ჩირქოვან-ანთებითი დაავადებები
    • საჭმლის მომენელებელი სისტემის დაავადებები
    • სეფსისი
    • სტომატიტი
    • ტიფი მუცლის
    • ტონზილიტი
    • ტონზილიტი ჩირქოვანი
    • ტრაქეიტი
    • ურეთრიტი
    • უროგენიტალური დაავადებები
    • ფლეგმონა
    • ფურუნკული
    • ქირურგიაში მანიპულაციებისა და ოპერაციების დროს ჩირქოვანი გართულებების პრევენცია
    • ქოლეცისტიტი
    • ყელ-ყურ-ცხვირის ჩირქოვან-ანთებითი დაავადებები
    • შიგელოზი
    • შუა ყურის ანთება
    • ჩირქოვან-ანთებითი გინეკოლოგიური დაავადებები
    • ჩირქოვანი დაავადებები
    • ჩირქოვანი ინფიცირებული ჭრილობა
    • ჩირქოვანი ტონზილიტი
    • ცისტიტი
    • ცხვირის ღრუსა და წიაღების ანთება
    • ჭრილობა
    • ჭრილობა დაჩირქებული
    • ჰიდრადენიტი

ფაგების დადებითი მხარეები

უწინარეს ყოვლისა, ფაგების ღირსება მათი ურიცხვი რაოდენობაა.

მეორე – ფაგები მკაცრად სპეციფიკურნი არიან. ანუ ისინი ანადგურებენ მხოლოდ მოკრობთა გარკვეულ სახეობას, ამასთან ადამიანის ნორმალური  მიკროფლორის დაუზიანებლად.

მესამე – როცა ფაგი იპოვნის ბაქტერიას, რომელიც უნდა გაანადგუროს, თავისი სასიცოცხლო ციკლის პროცესში ის იწყებს გამრავლებას. ამდენად დოზირების საკითხი მწვავედ არ დგება.

მეოთხე – ფაგები არ იწვევენ გვერდით მოვლენებს. ალერგიული რეაქციები შეიძლება გამოიწვიოს მხოლოდ მინარევებმა, ან ბაქტერიების მასიური დახოცვის შედეგად გამოყოფილმა  ტოქსინებმა. ეს უკანასკნელი – ,, ჰერქსმაიერის ეფექტი“ – არც თუ იშვიათად აღინიშნება ანტიბიოტიკების გამოყენების დროსაც.

ამრიგად, ფაგების უპირატესობებია:

  • მოქმედებენ მხოლოდ გარკვეულ ბაქტერიებზე
  • არ არღვევენ ორგანიზმის ბალანს
  • მუდმივად განიცდიან ევოლუციას
  • არ იწვევენ გვერდით მოვლენებს
  • არ აქვეითებენ იმუნიტეტს
  • არ ავითარებენ ბაქტერიების გამძლეობას

ფაგები, როგორც ანტიბიოტიკების ალტერნატივა

  • ფაგებს შეუძლია გაანადგურონ ბაქტერიები, რომლებიც გამძლეები არიან ანტიბიოტიკებისადმი
  • ართულებენ ბაქტერიების მიერ გამძლეობის მექანიზმის გამომუშავებას
  • კარგად აღწევენ ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმის ქსოვილებში
  • არ თრგუნავენ ნორმალური ფლორის ზრდას
  • არ იწვევენ გვერდით მოვლენებს
  • შეიძლება მათი შეთავსება ნებისმიერ მედიკამენტებთან, ახასიათებთ იმუნომასტიმულირებელი ეფექტი.

ფაგების უარყოფითი მხარეები

ფაქტერიოფაგების  მთავარი პრობლება მათი ღირსებიდან გამომდინარეობს, ესაა მათი  მაღალი სპეციფიკურობა. თითოეული ბვაქტერიოფაგი აინფიცირებს ბაქტერიის მკაცრად განსაზღვრულ ტიპს. ამდენად, ხშირია ფაგური პრეპარატების არაეფექტურობა.

აუცილებელია პათოგენური მიკრობის ზუსტი დიაგნოსტიკა, შტამების დონეზე. იდეალურ შემთხვევაში ფაგების შერჩევა უნდა ხდებოდეს თითოეული კონკრეტული პაციენტისათვის, მაგრამ ეს საკმაოდ ძვირი და პრაქტიკულად მოუხერხებელია.

მეორე – ფაგების ნაკლია მათი ბიოლოგიური ბუნება. ისინი საჭიროებენ შენახვისა და ტრანსპორტირების  განსაკუთრებულ პირობებს,

მესამე – ბაქტერიოფაგეის შეღწევა ორგანიზმში. კანზე, ღია ჭრილობებზე, მსხვილ ნაწლავში – პრობლემა არაა. მაგრამ თუკი დასნებოვნება წარმოიქნება შინაგან ორგანიებში, სიტუაცია რთულდება. ფაგები უძლურნი არიან  აგრეთვე იმ მიკრობების მიმართ, რომლებიც მრავლდებიან უჯრედის შიგნით, მაგალითად ტუბერკულოზი და კეთრი. ადამიანის უჯრედში ბაქტერიოფაგი ვერ აღწევს

უნდა აღინიშნოს, რომ ფაგებისა და ანტიბიოტიკების ერთობლივი  გამოყენებისას ძლიერდება ანტიბაქტერიული ეფექტი. ეს კი საშუალებას იძლევა, რომ შემცირდეს  ანტიბიოტიკების დოზა და გამომდინარე აქედან – გვერდითი ეფექტები. შესაბამისად, ბაქტერიის მდგრადობის გამომუშავება ორივე კომპონენტისადმი, თითქმის შეუძლებელია.

სპეციალისტები ფაგების შესახებ 

ინფექციონისტების პროგნოზი: ფაგოთერაპია ახლო მომავალში იქნება გარღვევა ინფექციებთან ბრძოლაში

იმუნოლოგების პროგნოზი: ფაგოთერაპია დაიკავებს იმ ნიშას, სადაც არაეფექტურია თანამედროვე იმუნოთერაპია.

ანალიტიკოსების პროგნოზი: ფაგების წარმოება ხუთი წლის განმავლობაში გახდება ერთ-ერთი ლიდერი ფარმაცევტულ მრეწველობაში.

ფაგები ვეტერინარიაში 

ფრინველისა და ცხოველის ბაქტერიული დაავადებების პროფილაქტიკა და მკურნალობა:

  • თვალისა და პირის ღრუს ლორწოვანი გარსების ანთებითი დაავადებების მკურნალობა,
  • ოპერაციების შემდეგ, დამწვრობების, ჭრილობების მკურნალობა და პროფილაქტიკა

ფაგები გენურ ინჟინერიაში

ფაგები  იდეალური  ობიექტია გენეტიკური მანიპულაციებისათვის

  • ტრანსდუქციისათვის
  • როგორც ვექტორები, რომლებსაც გადააქვთ დნმ ის ნაწილები

ფაგები კვებით წარმოებაში

  • ფაგების შემცვლელი საშუალებებით ხორცის პროდუქტების დამუშავება
  • მუშავდება – ფაგური ხსნარი ხორცზე და ხორცის პროდუქტებზე მისაფრქვევად
  • ფაგებს იყენებენ სხვადასხვა პროდუქტების  – ხორცის პროდუქტების, ფრინველის ხორცის, ყველის და სხ. წარმოებაში

ფაგები სოფლის მეურნეობაში

  • მცენარეების დაცვა ფაგოპრეპარატების მოფრქვევით
  • ფაგოპრეპარატების გამოყენება პირუტყვისა და ფრინველის  ინფექციური დაავადებებისაგან  დაცვის მიზნით

ეკოლოგიური  უსაფრთხოება

  • თესლის და მცენარეების ანტიბაქტერიული დამუშავება
  • კვების პროდუქტების გადამამუშავებელი დაწესებულებების შენობების გაწმენდა
  • სამუშაო ადგილისა და დანადგარების სანიტარული დამუშავება
  • საავადმყოფოების სათავსოების პროფილაქტიკა
  • ეკოლოგიური ღონისძიებების ჩატარება..

ამგვარად, ანტიმიკრობულ თერაპიაში ფაგების გამოყენების კონცეფციის მეცნიერული განვითარება – პერსპექტიული მიმართულებაა. ფაგები ითვლება არა იმდენად ალტერნატიულ, არამედ ინფექციების საწინააღმდეგოდ დამატებით და გამაძლიერებელ საშუალებად.

__________________________________________

>>>>> ფაგები 

..

Share this...Share on Facebook
Facebook