Бактериофаги като терапия за намаляване на употребата на антибиотици

намаляване

Адаптиран от статията: „От управлението на фермата до терапията с бактериофаги: стратегии за намаляване на употребата на антибиотици в земеделието на животни“, Лора Х. Кан, Жил Бержерон, Меган В. Бураса, Берт Де Вег, Джейсън Гил, Филомена Гомес, Франсоа Малуен, Кен Опенгарт, Г. Доналд Ритър, Рандал С. Сингър, Карина Сторс, Едуард Топ.

В работата на намаляване на употребата на антибиотици в добитъка, в стопанствата са внедрени няколко жизнеспособни и ефективни търговски алтернативи, които се разработват днес.

Може би най-утвърдените стратегии са свързаните с управление на стадото и смекчаване на разпространението и разпространението на болестта, което в последствие ще доведе до по-малко използване на антибиотици.

The използване на ваксини в животновъдството исторически се използва за предотвратяване на бактериални и вирусни заболявания, въпреки че повечето от тях са насочени към вирусни заболявания.

Въпреки че ваксините срещу вирусни заболявания могат да помогнат за намаляване на необходимостта от антибиотици, като контролират разпространението на вторични бактериални инфекции, най-новите ваксини които се разработват специално насочени бактерии.

Нови постижения в избора и възможното адаптиране на бактериофаг, предлагат a Обещаващ начин за контрол на патогенните бактерии без необходимост от традиционни антибиотици.

The намалена зависимост от антибиотициs в животинското производство трябва да намали разпространението и предаването на хората на антимикробно-устойчиви бактерии от тези онлайн системи.

РОЛЯ НА БАКТЕРИОФАГИТЕ

В момента има нарастващ интерес към разработването на продукти на базата на бактериофаги (фаги) за прилагане при животни за производство като нов вид антибактериално средство.

Употребата на бактериофаги може да има многобройни предимства за класическите антибиотици.

Въпреки че бактериите могат да развият устойчивост срещу тях, този риск може да бъде намален чрез вземане "Смеси" от 2 или повече бактериофага, което е осъществимо поради разнообразния им характер.

Днес те не са толкова известни, но фагите бяха изследван през целия 20-ти век в т. нар. етап преди антибиотик. Те се срещат в природата и в нормалната човешка микрофлора.

Особеностите на фагите насърчиха регулаторните органи, включително Администрацията по храните и лекарствата (FDA), да ги считат за безопасни. особено вирулентни фаги, т.е. тези, чиято цел е да заразят и елиминират бактериите и които като общо правило не взаимодействат с тъканите на бозайници.

От друга страна, по-малко вирулентни фаги Те могат да интегрират своята ДНК в бактериалния геном и да останат в латентно състояние в бактериалните клетки, променяйки техните характеристики, без да ги убиват. Поради това те не се използват терапевтично.

Въпреки че тези продукти все още не са достъпни за администриране в животни за производство, предназначени за консумация от човека, те имат множество приложения в индустрията.

Например фаги, които елиминират Listeria monocytogenes Те се използват в производството на замразено месо, риба, сирене или зеленчуци. В животновъдството се използват специфични фаги срещу салмонела или срещу Е. coli (почистване и дезинфекция).

Изследвания за използването на бактериофаги в животновъдството се засили през последните 20 години. Многобройни проучвания са изследвали използването му срещу салмонела, патогенни Е. coli, Clostridium и Campylobacter.

ВСЕ ОЩЕ ИЗСЛЕДВАНЕТО В ТОЗИ ПОЛЕ Е ОГРАНИЧЕНО ОТ НЯКОЛКО ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВА:

Понастоящем преобладаващият подход се основава на изолирането на колекция от фаги, присъстващи в околната среда, и тяхната ефикасност се тества срещу определен патоген, който представлява интерес. Рядко се случва един и същ фаг да бъде оценяван повече от веднъж в различни изследвания, което прави трудно е да се обобщят изследванията и да се разработи жизнеспособен краен продукт.

В повечето изследвания, Критериите за избор на фаг се основават на способността им да заразяват определен патогенен щам, но освен това не е ясно как да се предскаже кои фаги и кои протоколи за лечение биха били най-добрите кандидати за търговско развитие.

Освен това по-голямата част от публикуваните изследвания нямат участие на биотехнологични компании, като по този начин евентуално не са насочени към търговски бактериални цели.

Пазарът е твърде малък, за да компенсира висока цена на разработка.

И накрая, интелектуалната собственост на тези продукти също е различна до този на класическите антибиотици, тъй като продуктите на базата на фаги и тяхната употреба датира от 20-те години на миналия век, с последващи аномалии, които пречат на патентната защита.

За да напредне изследването, е необходимо да се преодолее настоящият, чисто емпиричен манталитет и да се премине към a по-систематичен изследователски подход, който се основава на набор от характеристики, като например размер на фага, вид или употреба на фагови рецептори.

Има много неизвестни по отношение на взаимодействието на фагите с имунната система на гостоприемника и тяхната фармакокинетика.

Друг важен аспект е определянето на какви целеви заболявания са по-осъществими за покриване с терапия, базирана на бактериофаги.

Като общо правило те представляват a много тесен обхват на дейност срещу един бактериален вид, обикновено срещу подмножество щамове в даден вид, в резултат на което трябва да планирате внимателно разработването на продукта на базата на бактериофаги, за да се получи ефективен продукт.

Пример за това биха били инфекциите, причинени от генетично хомогенни патогени като Listeria monocytogenes или серотип на Е. coli (0157: H7), това би било кандидати за интерес, докато други мултипатогенни патологии биха били по-трудни за лечение (поради разнообразието от участващи патогени).

Въпреки това, тази антибактериална активност, толкова специфична за бактериофагите, има някои предимства, сред тях не убиване на полезни бактерии и липса на кръстосана резистентност, тъй като само един вид бактерии е в капан.

Бактериите развиват резистентност към бактериофаги с много високи нива, при някои видове те са подобни на някои антибиотици, като стрептомицин.

A общ механизъм на съпротива Това е загубата на характеристиките на повърхността на бактериите (рецепторите), които фагът използва, за да разпознае и абсорбира клетката. Това може да се избегне чрез разработване на „смес“ от фаги, използвайки различни рецептори, тъй като спонтанната мутация и загуба на рецептори е по-малко вероятно по този начин.

Освен това бактериите имат антифагични защитни механизми (като рестрикционно модифициране, токсин-антитоксин и базирани на CRISPR-Cas системи).

Във всеки случай бактериофагите продължават да проявяват активност срещу бактерии, тъй като в много случаи, фаговата инфекция е фатална за клетката от самото начало, дори ако фагите не са в състояние да репликират и лизират своя гостоприемник.

В случай че лечение на добитък или живи животни, може да са необходими многократни повторни приложения за дълго време, за да получите резултати. В тези случаи би било подходящо измерване на фаговата чувствителност, което включва способността им да разпространяват и заразяват нови гостоприемници.

Наскоро, Изследвано е използването на бактериофаги като алтернатива за борба с антибиотичната резистентност и да намали използването му в животновъдството.

В този смисъл проектираните бактериофаги използват системи CRISPR-Cas, за да унищожат гените за устойчивост на антибиотици, вместо да убиват бактериите.

Друг интересен начин за контролиране на патогени на базата на бактериофаги е използването на лизини кодиран с тях, като напр ендолизини. Ендолизините са ензимите, които бактериофагите произвеждат, за да унищожат бактериалната клетъчна стена, позволявайки на потомствените фаги да избягат от засегнатата клетка.

В бактерии Грам +, Тези ензими работят извън клетката и изследванията показват, че те могат да бъдат бъдещето, когато става въпрос за намеса при заболявания като мастит.