बैक्टीरियोफेज: आवेदन के आधुनिक पहलू, भविष्य के लिए संभावनाएं। चिकित्सा और सूक्ष्म जीव विज्ञान में फेज का उपयोग

पिछली शताब्दी के मध्य में, जीव विज्ञान ने जीवित प्रणालियों के कामकाज के लिए आणविक आधार स्थापित करके एक क्रांतिकारी कदम आगे बढ़ाया। सफल शोध में एक बड़ी भूमिका जिसके कारण वंशानुगत अणुओं की रासायनिक प्रकृति का निर्धारण, डिकोडिंग जेनेटिक कोडऔर पिछली शताब्दी की शुरुआत में खोजे गए जीन हेरफेर प्रौद्योगिकियों, बैक्टीरियोफेज का निर्माण खेला। आज तक, इन जीवाणु वायरस ने मनुष्यों के लिए उपयोगी कई "पेशे" में महारत हासिल कर ली है: उनका उपयोग न केवल सुरक्षित जीवाणुरोधी दवाओं के रूप में किया जाता है, बल्कि कीटाणुनाशक के रूप में भी किया जाता है, और यहां तक ​​​​कि इलेक्ट्रॉनिक नैनोडेविसेस बनाने के आधार के रूप में भी किया जाता है।

1930 के दशक में जब वैज्ञानिकों के एक समूह ने जीवित प्रणालियों के कामकाज की समस्याओं को उठाया, फिर सबसे सरल मॉडल की तलाश में उन्होंने ध्यान दिया बैक्टीरियल- बैक्टीरियल वायरस। आखिरकार, जैविक वस्तुओं में बैक्टीरियोफेज से सरल कुछ भी नहीं है, इसके अलावा, उन्हें आसानी से और जल्दी से उगाया और विश्लेषण किया जा सकता है, और वायरल आनुवंशिक कार्यक्रम छोटे होते हैं।

फेज एक न्यूनतम आकार की प्राकृतिक संरचना है जिसमें घनी रूप से पैक आनुवंशिक कार्यक्रम (डीएनए या आरएनए) होता है, जिसमें कुछ भी अनावश्यक नहीं होता है। यह कार्यक्रम एक प्रोटीन खोल में संलग्न है, जो जीवाणु कोशिका के अंदर इसके वितरण के लिए उपकरणों के न्यूनतम सेट से सुसज्जित है। बैक्टीरियोफेज स्वयं प्रजनन नहीं कर सकते हैं, और इस अर्थ में उन्हें पूर्ण जीवित वस्तु नहीं माना जा सकता है। जीवाणु कोशिका में उपलब्ध बायोसिंथेटिक सिस्टम और संश्लेषण के लिए आवश्यक अणुओं के भंडार का उपयोग करके उनके जीन केवल बैक्टीरिया में काम करना शुरू करते हैं। हालांकि, इन विषाणुओं के आनुवंशिक कार्यक्रम मूल रूप से अधिक से भिन्न नहीं होते हैं जटिल जीवइसलिए, बैक्टीरियोफेज के प्रयोगों ने जीनोम की संरचना और संचालन के मूलभूत सिद्धांतों को स्थापित करना संभव बना दिया।

इसके बाद, यह ज्ञान और अनुसंधान के दौरान विकसित तरीके जैविक और चिकित्सा विज्ञान के विकास के साथ-साथ जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए आधार बन गए।

रोगजनकों के खिलाफ सेनानियों

उपचार के लिए बैक्टीरियोफेज का उपयोग करने का पहला प्रयास संक्रामक रोगउनकी खोज के लगभग तुरंत बाद किए गए थे, लेकिन ज्ञान की कमी और उस समय की अपूर्ण जैव प्रौद्योगिकी ने उन्हें पूर्ण सफलता प्राप्त करने की अनुमति नहीं दी। फिर भी, आगे के नैदानिक ​​अभ्यास ने संक्रामक रोगों में बैक्टीरियोफेज के सफल उपयोग की मौलिक संभावना को दिखाया। जठरांत्र पथ, मूत्र तंत्र, रोगियों की तीव्र प्युलुलेंट-सेप्टिक स्थितियों में, सर्जिकल संक्रमणों के उपचार के लिए, आदि।

एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में, बैक्टीरियोफेज के कई फायदे हैं: वे इसका कारण नहीं बनते हैं दुष्प्रभाव, इसके अलावा, वे कुछ प्रकार के जीवाणुओं के लिए कड़ाई से विशिष्ट हैं, इसलिए, जब उनका उपयोग किया जाता है, तो सामान्य मानव माइक्रोबायोम परेशान नहीं होता है। हालांकि, इस तरह की उच्च चयनात्मकता भी समस्याएं पैदा करती है: एक रोगी का सफलतापूर्वक इलाज करने के लिए, वास्तव में संक्रामक एजेंट को जानना और व्यक्तिगत रूप से बैक्टीरियोफेज का चयन करना आवश्यक है।

फेज का उपयोग रोगनिरोधी रूप से भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मॉस्को रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एपिडेमियोलॉजी एंड माइक्रोबायोलॉजी। G. N. Gabrichevsky ने बैक्टीरियोफेज के कॉकटेल के आधार पर रोगनिरोधी उत्पाद "FOODFAG" विकसित किया, जो तीव्र संक्रमण के जोखिम को कम करता है आंतों में संक्रमण. नैदानिक ​​अध्ययनों से पता चला है कि दवा का साप्ताहिक सेवन आपको हेमोलाइजिंग एस्चेरिचिया कोलाई और अन्य रोगजनक और अवसरवादी बैक्टीरिया से छुटकारा पाने की अनुमति देता है, डिस्बैक्टीरियोसिस के कारणआंत

बैक्टीरियोफेज न केवल लोगों, बल्कि घरेलू और खेत जानवरों के भी संक्रामक रोगों का इलाज करते हैं: गायों में मास्टिटिस, बछड़ों और सूअरों में कोलीबैसिलोसिस और एस्चेरिचियोसिस, मुर्गियों में साल्मोनेलोसिस ... जलीय कृषि के मामले में फेज की तैयारी का उपयोग करना विशेष रूप से सुविधाजनक है - के लिए औद्योगिक रूप से विकसित मछली और झींगा का उपचार, क्योंकि वे लंबे समय तक पानी में रहते हैं। बैक्टीरियोफेज भी पौधों की रक्षा करने में मदद करते हैं, हालांकि इस मामले में फेज प्रौद्योगिकियों का उपयोग प्राकृतिक कारकों, जैसे सूरज की रोशनी और बारिश के प्रभाव के कारण मुश्किल है, जो वायरस के लिए हानिकारक हैं।

भोजन की सूक्ष्मजीवविज्ञानी सुरक्षा को बनाए रखने में फेज एक बड़ी भूमिका निभा सकते हैं, क्योंकि खाद्य उद्योग में एंटीबायोटिक और रासायनिक एजेंटों का उपयोग इस समस्या को हल नहीं करता है, जबकि उत्पादों की पर्यावरण मित्रता के स्तर को कम करता है। समस्या की गंभीरता स्वयं आंकड़ों से प्रमाणित होती है: उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस में, साल्मोनेलोसिस के 40 हजार मामले सालाना दर्ज किए जाते हैं, जिनमें से 1% मर जाते हैं। इस संक्रमण का प्रसार काफी हद तक विभिन्न प्रकार के कुक्कुट पालन, प्रसंस्करण और खपत से जुड़ा हुआ है, और इसका मुकाबला करने के लिए बैक्टीरियोफेज का उपयोग करने के प्रयासों ने आशाजनक परिणाम दिखाए हैं।

हाँ, एक अमेरिकी कंपनी इंट्रालाइटिक्सएस्चेरिचिया कोलाई द्वारा लिस्टेरियोसिस, साल्मोनेलोसिस और बैक्टीरियल संदूषण से निपटने के लिए फेज तैयारी बनाती है। उन्हें भोजन पर बैक्टीरिया के विकास को रोकने के लिए एडिटिव्स के रूप में उपयोग के लिए अनुमोदित किया जाता है - उन्हें मांस और पोल्ट्री उत्पादों, साथ ही सब्जियों और फलों पर छिड़का जाता है। प्रयोगों से पता चला है कि बैक्टीरियोफेज के कॉकटेल का उपयोग न केवल पानी के बैक्टीरिया के संदूषण को कम करने के लिए, बल्कि मछली के लिए भी जीवित तालाब मछली के परिवहन और बिक्री में सफलतापूर्वक किया जा सकता है।

बैक्टीरियोफेज का एक स्पष्ट अनुप्रयोग है कीटाणुशोधन, यानी बैक्टीरिया का उन जगहों पर विनाश जहां उन्हें नहीं होना चाहिए: अस्पतालों, खाद्य उद्योगों आदि में। इस उद्देश्य के लिए, ब्रिटिश कंपनी फिक्स्ड फेजसतहों पर फेज तैयारियों को ठीक करने के लिए एक विधि विकसित की है, जो के संरक्षण को सुनिश्चित करती है जैविक गतिविधितीन साल तक के चरण।

बैक्टीरियोफेज - आणविक जीव विज्ञान के "ड्रोसोफिला"

1946 में, कोल्ड स्प्रिंग हार्बर में प्रसिद्ध अमेरिकी प्रयोगशाला में 11 वीं संगोष्ठी में, "एक जीन - एक एंजाइम" के सिद्धांत की घोषणा की गई थी। बैक्टीरियोलॉजिस्ट ए। हर्षे और "पूर्व" भौतिक विज्ञानी, आणविक जीवविज्ञानी एम। डेलब्रुक ने एस्चेरिचिया कोलाई कोशिकाओं को एक साथ संक्रमित करते हुए विभिन्न चरणों के बीच आनुवंशिक लक्षणों के आदान-प्रदान की सूचना दी। यह खोज, ऐसे समय में की गई जब जीन के भौतिक वाहक का अभी तक पता नहीं था, ने गवाही दी कि "पुनर्संयोजन" की घटना - आनुवंशिक लक्षणों का मिश्रण, न केवल उच्च जीवों की विशेषता है, बल्कि वायरस की भी है। इस घटना की खोज ने बाद में प्रतिकृति के आणविक तंत्र का विस्तार से अध्ययन करना संभव बना दिया। बाद में, बैक्टीरियोफेज के साथ प्रयोगों ने आनुवंशिक कार्यक्रमों की संरचना और संचालन के सिद्धांतों को स्थापित करना संभव बना दिया।

1952 में, ए। हर्षे और एम। चेस ने प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि बैक्टीरियोफेज टी 2 की वंशानुगत जानकारी प्रोटीन में नहीं है, जैसा कि कई वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है, लेकिन डीएनए अणुओं (हर्शी एंड चेज़, 1952) में। शोधकर्ताओं ने बैक्टीरियोफेज के दो समूहों में प्रजनन प्रक्रिया का पालन किया, एक में रेडिओलेबेल्ड प्रोटीन और दूसरे में डीएनए अणु होते हैं। इस तरह के चरणों के साथ बैक्टीरिया के संक्रमण के बाद, यह पता चला कि केवल वायरल डीएनए संक्रमित कोशिका में प्रेषित होता है, जो वंशानुगत जानकारी के भंडारण और संचरण में इसकी भूमिका के प्रमाण के रूप में कार्य करता है।

उसी वर्ष, अमेरिकी आनुवंशिकीविद् डी। लेडरबर्ग और एन। ज़िंडलर ने साल्मोनेला और बैक्टीरियोफेज पी 22 के दो उपभेदों को शामिल करते हुए एक प्रयोग में पाया कि बैक्टीरियोफेज प्रजनन के दौरान मेजबान जीवाणु के डीएनए अंशों को शामिल करने और उन्हें अन्य बैक्टीरिया में संचारित करने में सक्षम है। संक्रमण पर (जिंदर और लेडरबर्ग, 1952)। दाता जीवाणु से प्राप्तकर्ता जीवाणु में जीन स्थानांतरण की इस घटना को "ट्रांसडक्शन" कहा गया है। प्रयोग के परिणाम वंशानुगत जानकारी के संचरण में डीएनए की भूमिका की एक और पुष्टि बन गए।

1969 में, ए. हर्शे, एम. डेलब्रुक और उनके सहयोगी एस. लूरिया "प्रतिकृति तंत्र और वायरस की आनुवंशिक संरचना से संबंधित अपनी खोजों के लिए" नोबेल पुरस्कार विजेता बने।

1972 में, ई. कोलाई डीएनए की प्रतिकृति (सेलुलर जानकारी की प्रतिलिपि बनाने) की प्रक्रिया का अध्ययन करते हुए, आर. बर्ड और उनके सहयोगियों ने बैक्टीरियोफेज का उपयोग जांच के रूप में किया, जो जीवाणु कोशिका जीनोम में एकीकृत करने में सक्षम थे और उन्होंने पाया कि प्रतिकृति प्रक्रिया गुणसूत्र के साथ दो दिशाओं में आगे बढ़ती है। (स्टेंट, 1974)।

सृजन के सात दिन

सिंथेटिक जीव विज्ञान के आधुनिक तरीके न केवल फेज जीनोम में विभिन्न संशोधन करना संभव बनाते हैं, बल्कि पूरी तरह से कृत्रिम सक्रिय फेज भी बनाते हैं। तकनीकी रूप से, यह मुश्किल नहीं है, आपको केवल फेज जीनोम को संश्लेषित करने और इसे एक जीवाणु कोशिका में पेश करने की आवश्यकता है, और वहां यह प्रोटीन के संश्लेषण और नए फेज कणों के संयोजन के लिए आवश्यक सभी प्रक्रियाएं शुरू करेगा। आधुनिक प्रयोगशालाओं में इस काम में कुछ ही दिन लगेंगे।

फेज की विशिष्टता को बदलने और उनकी दक्षता बढ़ाने के लिए आनुवंशिक संशोधनों का उपयोग किया जाता है। उपचारात्मक प्रभाव. ऐसा करने के लिए, सबसे आक्रामक चरणों को मान्यता संरचनाओं के साथ प्रदान किया जाता है जो उन्हें लक्ष्य बैक्टीरिया से बांधते हैं। इसके अलावा, चयापचय को बाधित करने वाले बैक्टीरिया के लिए जहरीले प्रोटीन को कूटने वाले जीन को अतिरिक्त रूप से वायरल जीनोम में डाला जाता है - ऐसे फेज बैक्टीरिया के लिए अधिक घातक होते हैं।

बैक्टीरिया में एंटीबायोटिक और बैक्टीरियोफेज के खिलाफ कई रक्षा तंत्र हैं, जिनमें से एक वायरल जीनोम का विनाश है। प्रतिबंधित एंजाइमविशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों पर कार्य करना। फेज की चिकित्सीय गतिविधि को बढ़ाने के लिए, आनुवंशिक कोड की गिरावट के कारण, उनके जीन के अनुक्रमों को "सुधारित" किया जा सकता है ताकि एंजाइमों के लिए "संवेदनशील" न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की संख्या को कम किया जा सके, साथ ही साथ संरक्षित किया जा सके। उनके कोडिंग गुण।

बैक्टीरिया को सभी से बचाने का एक सार्वभौमिक तरीका बाहरी प्रभाव- तथाकथित बायोफिल्म्स, डीएनए, पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन की फिल्में जो बैक्टीरिया एक साथ बनाते हैं और जहां न तो एंटीबायोटिक्स और न ही चिकित्सीय प्रोटीन प्रवेश करते हैं। ऐसी बायोफिल्म हैं सरदर्दडॉक्टर, जैसा कि वे दाँत तामचीनी के विनाश में योगदान करते हैं, प्रत्यारोपण, कैथेटर, कृत्रिम जोड़ों, साथ ही साथ की सतह पर बनते हैं श्वसन तंत्र, त्वचा की सतह पर, आदि। बायोफिल्म्स का मुकाबला करने के लिए, विशेष बैक्टीरियोफेज का निर्माण किया गया था जिसमें एक जीन एन्कोडिंग एक विशेष लिटिक एंजाइम होता है जो बैक्टीरिया पॉलिमर को नष्ट कर देता है।

एंजाइम "बैक्टीरियोफेज से"

बैक्टीरियोफेज पर शोध के परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में एंजाइम जो आज आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिक इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, की खोज की गई।

ऐसा ही एक उदाहरण है प्रतिबंध एंजाइम, जीवाणु न्यूक्लियस का एक समूह जो डीएनए को साफ करता है। 1950 के दशक की शुरुआत में वापस। यह पाया गया कि बैक्टीरिया के एक स्ट्रेन की कोशिकाओं से अलग किए गए बैक्टीरियोफेज अक्सर निकट से संबंधित स्ट्रेन में खराब प्रजनन करते हैं। इस घटना की खोज का मतलब था कि बैक्टीरिया में वायरस के प्रजनन को दबाने की एक प्रणाली होती है (लूरिया एंड ह्यूमन, 1952)। नतीजतन, एक एंजाइमेटिक प्रतिबंध-संशोधन प्रणाली की खोज की गई, जिसकी मदद से बैक्टीरिया ने कोशिका में प्रवेश करने वाले विदेशी डीएनए को नष्ट कर दिया। प्रतिबंध एंजाइमों (प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस) के अलगाव ने आणविक जीवविज्ञानी को डीएनए में हेरफेर करने के लिए एक अमूल्य उपकरण दिया: एक अनुक्रम को दूसरे में डालें या आवश्यक श्रृंखला के टुकड़ों को काट दें, जिससे अंततः पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी का विकास हुआ।

आणविक जीव विज्ञान में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक अन्य एंजाइम बैक्टीरियोफेज टी 4 डीएनए लिगेज है, जो डबल-फंसे डीएनए और आरएनए अणुओं के "चिपचिपा" और "कुंद" सिरों को "क्रॉसलिंक" करता है। और हाल ही में, अधिक गतिविधि वाले इस एंजाइम के आनुवंशिक रूप से संशोधित रूप सामने आए हैं।

प्रयोगशाला अभ्यास में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश आरएनए लिगेज, जो एकल-फंसे आरएनए और डीएनए अणुओं को "सीना" करते हैं, वे भी बैक्टीरियोफेज से उत्पन्न होते हैं। प्रकृति में, वे मुख्य रूप से टूटे हुए आरएनए अणुओं की मरम्मत का काम करते हैं। शोधकर्ता आमतौर पर बैक्टीरियोफेज टी 4 आरएनए लिगेज का उपयोग करते हैं, जो उन्हें लेबल करने के लिए आरएनए अणुओं पर एकल-फंसे पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स को "सीवे" कर सकते हैं। इस तकनीक का उपयोग आरएनए की संरचना का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, आरएनए-प्रोटीन बाध्यकारी साइटों की खोज, ओलिगोन्यूक्लियोटाइड संश्लेषण, आदि। हाल ही में, बैक्टीरियोफेज आरएम378 और टीएस2126 से पृथक थर्मोस्टेबल आरएनए लिगेज नियमित रूप से उपयोग किए जाने वाले एंजाइमों (नॉर्डबर्ग कार्लसन, एट अल।, 2010) के बीच प्रकट हुए हैं। ; होजोरलीफ्सडॉटिर, 2014)।

बैक्टीरियोफेज से, अत्यंत महत्वपूर्ण एंजाइमों के कुछ अन्य समूह, पोलीमरेज़ भी प्राप्त किए गए थे। उदाहरण के लिए, बहुत ही "सटीक" बैक्टीरियोफेज T7 डीएनए पोलीमरेज़, जिसने में आवेदन पाया है विभिन्न क्षेत्रआणविक जीव विज्ञान, जैसे साइट-निर्देशित उत्परिवर्तन, लेकिन मुख्य रूप से डीएनए की प्राथमिक संरचना को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक रासायनिक रूप से संशोधित T7 फेज डीएनए पोलीमरेज़ के रूप में प्रस्तावित किया गया है सही उपकरण 1987 की शुरुआत में डीएनए अनुक्रमण के लिए (टैबोर एंड रिचर्डसन, 1987)। इस पोलीमरेज़ के संशोधन ने इसकी दक्षता में कई गुना वृद्धि की है: इस मामले में डीएनए पोलीमराइजेशन की दर प्रति सेकंड 300 से अधिक न्यूक्लियोटाइड तक पहुंचती है, इसलिए इसका उपयोग बड़े डीएनए टुकड़ों को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। यह एंजाइम सीक्वेनेस का अग्रदूत बन गया, एक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर एंजाइम जो सेंगर प्रतिक्रिया में डीएनए अनुक्रमण के लिए अनुकूलित है। सीक्वेनेस को उच्च दक्षता और डीएनए अनुक्रम में न्यूक्लियोटाइड एनालॉग्स को शामिल करने की क्षमता की विशेषता है, जिसका उपयोग अनुक्रमण परिणामों को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

आणविक जीव विज्ञान (डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़) में उपयोग किए जाने वाले मुख्य आरएनए पोलीमरेज़ - एंजाइम जो प्रतिलेखन प्रक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं (डीएनए टेम्पलेट से आरएनए प्रतियों को पढ़ना) - भी बैक्टीरियोफेज से उत्पन्न होते हैं। इनमें SP6, T7 और T3 RNA पोलीमरेज़ शामिल हैं, जिनका नाम संबंधित बैक्टीरियोफेज SP6, T7 और T3 के नाम पर रखा गया है। इन सभी एंजाइमों का उपयोग एंटीसेंस आरएनए प्रतिलेखों के इन विट्रो संश्लेषण, लेबल किए गए आरएनए जांच आदि के लिए किया जाता है।

पहला पूरी तरह से अनुक्रमित डीएनए जीनोम φ174 फेज जीनोम था, जो 5000 से अधिक न्यूक्लियोटाइड्स लंबा था (सेंगर एट अल।, 1977)। यह डिकोडिंग अंग्रेजी बायोकेमिस्ट एफ। सेंगर के एक समूह द्वारा किया गया था, जो इसी नाम की प्रसिद्ध डीएनए अनुक्रमण विधि के निर्माता थे।

पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेसेस एक फॉस्फेट समूह को एटीपी अणु से न्यूक्लिक एसिड अणु के 5' छोर तक, 5' फॉस्फेट समूहों के आदान-प्रदान, या मोनोन्यूक्लियोटाइड्स के 3' सिरों के फॉस्फोराइलेशन को उत्प्रेरित करता है। प्रयोगशाला अभ्यास में, बैक्टीरियोफेज टी 4 पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेज का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह आमतौर पर फॉस्फोरस के रेडियोधर्मी आइसोटोप के साथ डीएनए को लेबल करने के लिए प्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेज का उपयोग प्रतिबंध साइटों, डीएनए और आरएनए फिंगरप्रिंटिंग, डीएनए या आरएनए लिगेज के लिए सबस्ट्रेट्स के संश्लेषण की खोज के लिए भी किया जाता है।

आणविक जैविक प्रयोगों में, बैक्टीरियोफेज एंजाइम जैसे T4 फेज पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेज, आमतौर पर फॉस्फोरस, डीएनए और आरएनए फिंगरप्रिंटिंग आदि के रेडियोधर्मी आइसोटोप के साथ डीएनए को लेबल करने के लिए उपयोग किया जाता है, साथ ही एंजाइम जो डीएनए को साफ करते हैं, जिनका उपयोग एकल-फंसे प्राप्त करने के लिए किया जाता है। डीएनए टेम्प्लेट, न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता के अनुक्रमण और विश्लेषण के लिए आणविक जैविक प्रयोगों में भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

सिंथेटिक जीव विज्ञान के तरीकों का उपयोग करते हुए, सबसे परिष्कृत हथियारों से लैस बैक्टीरियोफेज विकसित करना भी संभव था जो बैक्टीरिया स्वयं चरणों के खिलाफ उपयोग करते हैं। इसके बारे मेंबैक्टीरियल CRISPR-Cas सिस्टम के बारे में, जो न्यूक्लियस एंजाइम का एक कॉम्प्लेक्स है जो डीएनए को साफ करता है और RNA अनुक्रम जो वायरल जीनोम के एक विशिष्ट टुकड़े पर इस एंजाइम की कार्रवाई को निर्देशित करता है। फेज डीएनए का एक टुकड़ा एक "सूचक" के रूप में कार्य करता है, जिसे जीवाणु एक विशेष जीन में "स्मृति के लिए" संग्रहीत करता है। जब एक जीवाणु के अंदर एक समान टुकड़ा पाया जाता है, तो यह प्रोटीन-न्यूक्लियोटाइड कॉम्प्लेक्स उसे नष्ट कर देता है।

सीआरआईएसपीआर-कैस सिस्टम के संचालन के तंत्र का पता लगाने के बाद, शोधकर्ताओं ने खुद को एक समान "हथियार" से लैस करने की कोशिश की, जिसके लिए एक न्यूक्लियस को एन्कोडिंग करने वाले जीन का एक जटिल और जीवाणु जीनोम के विशिष्ट क्षेत्रों के पूरक आरएनए अनुक्रमों को संबोधित करना था। उनके जीनोम में पेश किया गया। "लक्ष्य" कई दवा प्रतिरोध के लिए जिम्मेदार जीन हो सकता है। प्रयोगों को पूरी सफलता के साथ ताज पहनाया गया - इस तरह के चरणों ने बड़ी दक्षता के साथ बैक्टीरिया को प्रभावित किया जिससे उन्हें "ट्यून" किया गया था।

फेज एंटीबायोटिक्स

चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए, चरणों का सीधे उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है। विकास के लाखों वर्षों में, बैक्टीरियोफेज ने विशिष्ट प्रोटीन का एक शस्त्रागार विकसित किया है - लक्ष्य सूक्ष्मजीवों को पहचानने और पीड़ित के बायोपॉलिमर में हेरफेर करने के लिए उपकरण, जिसके आधार पर जीवाणुरोधी दवाएं बनाई जा सकती हैं। इस प्रकार के सबसे आशाजनक प्रोटीन एंडोलिसिन एंजाइम हैं, जो फेज बैक्टीरिया से बाहर निकलने पर कोशिका की दीवार को नष्ट करने के लिए उपयोग करते हैं। अपने आप में, ये पदार्थ शक्तिशाली जीवाणुरोधी एजेंट हैं, जो मनुष्यों के लिए गैर विषैले हैं। उनकी क्रिया की दक्षता और दिशा को उनमें संबोधित संरचनाओं को बदलकर बढ़ाया जा सकता है - प्रोटीन जो विशेष रूप से कुछ बैक्टीरिया से बंधते हैं।

अधिकांश बैक्टीरिया को कोशिका भित्ति की संरचना के अनुसार ग्राम-पॉजिटिव में विभाजित किया जाता है, जिसकी झिल्ली पेप्टिडोग्लाइकेन्स की एक बहुत मोटी परत से ढकी होती है, और ग्राम-नेगेटिव, जिसमें पेप्टिडोग्लाइकन परत दो झिल्लियों के बीच स्थित होती है। प्राकृतिक एंडोलिसिन का उपयोग ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया (स्टेफिलोकोसी, स्ट्रेप्टोकोकी, आदि) के मामले में विशेष रूप से प्रभावी होता है, क्योंकि उनकी पेप्टिडोग्लाइकन परत बाहर स्थित होती है। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया (स्यूडोमोनास एरुगिनोसा, साल्मोनेला, कोलाईआदि) एक कम सुलभ लक्ष्य हैं, क्योंकि एंजाइम को आंतरिक पेप्टिडोग्लाइकन परत तक पहुंचने के लिए बाहरी जीवाणु झिल्ली में प्रवेश करने की आवश्यकता होती है।

इस समस्या को दूर करने के लिए, तथाकथित आर्टिलीसिन बनाए गए - पॉलीकेनिक या एम्फीपैथिक पेप्टाइड्स युक्त प्राकृतिक एंडोलिसिन के संशोधित संस्करण जो बाहरी झिल्ली को अस्थिर करते हैं और सीधे पेप्टिडोग्लाइकन परत को एंडोलिसिन की डिलीवरी सुनिश्चित करते हैं। Artilysins में एक उच्च जीवाणुनाशक गतिविधि होती है और पहले से ही कुत्तों में ओटिटिस मीडिया के उपचार में प्रभावी होने के लिए दिखाया गया है (बियर्स एट अल।, 2014)।

संशोधित एंडोलिसिन का एक उदाहरण जो कुछ जीवाणुओं पर चुनिंदा रूप से कार्य करता है, वह कनाडा की कंपनी की दवा P128 है गंगा जनरल इंक.. यह लाइसोस्टाफिन से जुड़ा एंडोलिसिन का एक जैविक रूप से सक्रिय टुकड़ा है, एक लक्षित प्रोटीन अणु जो स्टेफिलोकोकल कोशिकाओं की सतह से बांधता है। परिणामी काइमेरिक प्रोटीन में स्टेफिलोकोकस के विभिन्न उपभेदों के खिलाफ उच्च गतिविधि होती है, जिसमें मल्टीड्रग प्रतिरोध वाले भी शामिल हैं।

बैक्टीरिया के "काउंटर"

बैक्टीरियोफेज न केवल एक बहुमुखी चिकित्सीय और "कीटाणुनाशक" एजेंट के रूप में काम करते हैं, बल्कि एक माइक्रोबायोलॉजिस्ट के लिए एक सुविधाजनक और सटीक विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में भी काम करते हैं। उदाहरण के लिए, उनकी उच्च विशिष्टता के कारण, वे एक निश्चित प्रकार और तनाव के बैक्टीरिया का पता लगाने के लिए प्राकृतिक विश्लेषणात्मक अभिकर्मक हैं।

इस तरह के एक अध्ययन के सरलतम संस्करण में, विभिन्न डायग्नोस्टिक बैक्टीरियोफेज को एक पेट्री डिश में एक जीवाणु संस्कृति के साथ एक पोषक माध्यम के साथ ड्रॉपवाइज जोड़ा जाता है। यदि जीवाणु फेज के प्रति संवेदनशील हो जाता है, तो जीवाणु "लॉन" के इस स्थान पर एक "पट्टिका" बनती है - मृत और लाइस जीवाणु कोशिकाओं के साथ एक पारदर्शी क्षेत्र।

लक्ष्य बैक्टीरिया की उपस्थिति में चरणों के गुणन का विश्लेषण करके, बाद वाले की प्रचुरता को निर्धारित किया जा सकता है। चूंकि घोल में फेज कणों की संख्या उसमें निहित जीवाणु कोशिकाओं की संख्या के अनुपात में बढ़ेगी, इसलिए बैक्टीरिया की संख्या का अनुमान लगाने के लिए बैक्टीरियोफेज के अनुमापांक को निर्धारित करना पर्याप्त है।

इस तरह की विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया की विशिष्टता और संवेदनशीलता काफी अधिक है, और प्रक्रियाएं स्वयं प्रदर्शन करने के लिए सरल हैं और परिष्कृत उपकरणों की आवश्यकता नहीं है। यह महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरियोफेज पर आधारित डायग्नोस्टिक सिस्टम एक जीवित रोगज़नक़ की उपस्थिति का संकेत देते हैं, जबकि अन्य तरीके, जैसे कि पीसीआर और इम्यूनोएनालिटिकल तरीके, केवल इस जीवाणु से संबंधित बायोपॉलिमर की उपस्थिति का संकेत देते हैं। इस प्रकार की नैदानिक ​​विधियां पर्यावरण अध्ययन के साथ-साथ खाद्य उद्योग में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं और कृषि.

अब, सूक्ष्मजीवों के विभिन्न उपभेदों की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए विशेष विधियों का उपयोग किया जाता है। संदर्भ प्रजातिचरण आनुवंशिक रूप से संशोधित बैक्टीरियोफेज के आधार पर बहुत तेज, लगभग वास्तविक समय की विश्लेषणात्मक प्रणालियां बनाई जा सकती हैं, जो, जब वे एक जीवाणु कोशिका में प्रवेश करते हैं, तो रिपोर्टर फ्लोरोसेंट (या ल्यूमिनेसेंस में सक्षम) प्रोटीन के संश्लेषण को ट्रिगर करते हैं, जैसे कि लूसिफ़ेरेज़. जब ऐसे माध्यम में आवश्यक सबस्ट्रेट्स जोड़े जाते हैं, तो इसमें एक ल्यूमिनसेंट सिग्नल दिखाई देगा, जिसका मूल्य नमूने में बैक्टीरिया की सामग्री से मेल खाता है। इस तरह के "लाइट-लेबल" फेज खतरनाक रोगजनकों का पता लगाने के लिए विकसित किए गए हैं - प्लेग के प्रेरक एजेंट, बिसहरियातपेदिक, और पौधों के संक्रमण।

संभवतः, संशोधित चरणों की मदद से, वैश्विक महत्व की एक लंबे समय से चली आ रही समस्या को हल करना भी संभव होगा - रोग के प्रारंभिक चरण में तपेदिक रोगजनकों का पता लगाने के लिए सस्ते और तेज़ तरीके विकसित करना। यह कार्य बहुत कठिन है, क्योंकि तपेदिक का कारण बनने वाले माइकोबैक्टीरिया की विशेषता है जब इसकी खेती की जाती है प्रयोगशाला की स्थिति. इसलिए, पारंपरिक तरीकों से रोग के निदान में कई हफ्तों तक की देरी हो सकती है।

फेज तकनीक इस काम को आसान बनाती है। इसका सार यह है कि बैक्टीरियोफेज डी 29 को विश्लेषण किए गए रक्त के नमूनों में जोड़ा जाता है, जो संक्रमित करने में सक्षम होता है विस्तृत श्रृंखलामाइकोबैक्टीरिया फिर बैक्टीरियोफेज को अलग कर दिया जाता है, और नमूना को माइकोबैक्टीरिया की तेजी से बढ़ती गैर-रोगजनक संस्कृति के साथ मिश्रित किया जाता है, जो इस बैक्टीरियोफेज के प्रति भी संवेदनशील होता है। यदि शुरू में रक्त में माइकोबैक्टीरिया थे जो फेज से संक्रमित थे, तो नई संस्कृति में बैक्टीरियोफेज का उत्पादन भी देखा जाएगा। इस तरह, माइकोबैक्टीरिया की एकल कोशिकाओं का पता लगाया जा सकता है, और निदान प्रक्रिया स्वयं 2-3 सप्ताह से 2-5 दिनों तक कम हो जाती है (स्विफ्ट एंड रीस, 2016)।

फेज डिस्प्ले

आज, बैक्टीरियोफेज का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: सरल प्रणालीवांछित गुणों वाले प्रोटीन के उत्पादन के लिए। यह 1980 के दशक में विकसित एक है। अत्यंत प्रभावी आणविक चयन तकनीक - फेज डिस्प्ले. यह शब्द अमेरिकी जे स्मिथ द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने साबित किया कि एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरियोफेज के आधार पर, एक व्यवहार्य संशोधित वायरस बनाना संभव है जो इसकी सतह पर एक विदेशी प्रोटीन ले जाता है। ऐसा करने के लिए, संबंधित जीन को फेज जीनोम में पेश किया जाता है, जो सतह के वायरल प्रोटीन में से एक को जीन एन्कोडिंग के साथ विलीन करता है। इस तरह के संशोधित बैक्टीरियोफेज को विशिष्ट एंटीबॉडी (स्मिथ, 1985) से बांधने के लिए "विदेशी" प्रोटीन की क्षमता के कारण जंगली प्रकार के फेज के मिश्रण से अलग किया जा सकता है।

स्मिथ के प्रयोगों से दो महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकले: पहला, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी का उपयोग करके, 10 6-10 14 फेज कणों की विशाल आबादी बनाना संभव है, जिनमें से प्रत्येक की सतह पर विभिन्न प्रोटीन वेरिएंट होते हैं। ऐसी आबादी को कहा जाता है कॉम्बीनेटरियल फेज लाइब्रेरी. दूसरे, एक विशिष्ट फेज को आबादी से अलग करके (उदाहरण के लिए, एक निश्चित प्रोटीन या कार्बनिक अणु से बांधने की क्षमता होने पर), इस फेज को बैक्टीरिया कोशिकाओं में प्रचारित किया जा सकता है और वांछित गुणों के साथ असीमित संख्या में वंशज प्राप्त कर सकते हैं।

फेज डिस्प्ले आज प्रोटीन का उत्पादन करता है जो चुनिंदा चिकित्सीय लक्ष्यों से जुड़ सकता है, जैसे कि एम 13 फेज की सतह पर उजागर होने वाले जो ट्यूमर कोशिकाओं को पहचान सकते हैं और उनके साथ बातचीत कर सकते हैं। फेज कण में इन प्रोटीनों की भूमिका न्यूक्लिक एसिड को "पैकेज" करना है; इसलिए, वे जीन थेरेपी ड्रग्स बनाने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, केवल इस मामले में वे पहले से ही चिकित्सीय न्यूक्लिक एसिड के साथ एक कण बनाते हैं।

आज, फेज डिस्प्ले के अनुप्रयोग के दो मुख्य क्षेत्र हैं। पेप्टाइड-आधारित तकनीक का उपयोग रिसेप्टर्स का पता लगाने और एंटीबॉडी बाइंडिंग साइटों को मैप करने, इम्युनोजेन्स और नैनोवैक्सीन को डिजाइन करने और एंजाइम प्रोटीन के लिए सब्सट्रेट बाइंडिंग साइटों को मैप करने के लिए किया जा रहा है। प्रोटीन और प्रोटीन डोमेन पर आधारित प्रौद्योगिकी - वांछित गुणों वाले एंटीबॉडी के चयन के लिए, प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन का अध्ययन, व्यक्त पूरक डीएनए अंशों की स्क्रीनिंग और प्रोटीन के लक्षित संशोधनों के लिए।

फेज डिस्प्ले का उपयोग करके, मान्यता समूहों को सभी प्रकार के सतह वायरल प्रोटीन के साथ-साथ बैक्टीरियोफेज बॉडी बनाने वाले मुख्य प्रोटीन में पेश करना संभव है। सतही प्रोटीन में वांछित गुणों वाले पेप्टाइड्स को शामिल करके, मूल्यवान जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों की एक पूरी श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, यदि यह पेप्टाइड प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा मान्यता प्राप्त खतरनाक वायरस या जीवाणु के प्रोटीन की नकल करता है, तो ऐसा संशोधित बैक्टीरियोफेज एक टीका है जिसे आसानी से, जल्दी और सुरक्षित रूप से उत्पादित किया जा सकता है।

यदि बैक्टीरियोफेज के टर्मिनल सतह प्रोटीन को "संबोधित" किया जाता है कैंसर की कोशिकाएं, और रिपोर्टर समूहों (उदाहरण के लिए, फ्लोरोसेंट या चुंबकीय) को किसी अन्य सतह प्रोटीन से जोड़ते हैं, तो आपको ट्यूमर का पता लगाने के लिए एक उपकरण मिलता है। और अगर कण में एक साइटोटोक्सिक दवा भी डाली जाती है (और आधुनिक जैव-रासायनिक रसायन इसे करना आसान बनाता है), तो हमें एक ऐसी दवा मिलती है जो कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करती है।

प्रोटीन फेज डिस्प्ले के महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक पुनः संयोजक एंटीबॉडी के फेज पुस्तकालयों का निर्माण है, जहां इम्युनोग्लोबुलिन के एंटीजन-बाइंडिंग टुकड़े एफडी या एम 13 फेज कणों की सतह पर स्थित होते हैं। मानव एंटीबॉडी पुस्तकालय विशेष रुचि के हैं क्योंकि इस तरह के एंटीबॉडी का उपयोग बिना किसी सीमा के चिकित्सा में किया जा सकता है। पर पिछले साल काअकेले अमेरिकी दवा बाजार इस पद्धति का उपयोग करके निर्मित लगभग एक दर्जन चिकित्सीय एंटीबॉडी बेचता है।

"औद्योगिक" चरण

फेज प्रदर्शन पद्धति में काफी अप्रत्याशित अनुप्रयोग भी पाए गए हैं। आखिरकार, बैक्टीरियोफेज मुख्य रूप से एक निश्चित संरचना के नैनोसाइज्ड कण होते हैं, जिसकी सतह पर प्रोटीन स्थित होते हैं, जो फेज डिस्प्ले का उपयोग करके विशेष रूप से वांछित अणुओं को बांधने के गुणों के साथ "प्रदान" किया जा सकता है। ऐसे खुलते हैं नैनोपार्टिकल्स व्यापक संभावनाएंकिसी दिए गए आर्किटेक्चर और "स्मार्ट" आणविक नैनो उपकरणों के साथ सामग्री बनाने के लिए, जबकि उनकी उत्पादन प्रौद्योगिकियां पर्यावरण के अनुकूल होंगी।

चूंकि वायरस आयामों के एक निश्चित अनुपात के साथ एक काफी कठोर संरचना है, यह परिस्थिति एक ज्ञात सतह क्षेत्र और संरचना में छिद्रों के वांछित वितरण के साथ झरझरा नैनोस्ट्रक्चर प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाती है। जैसा कि ज्ञात है, उत्प्रेरक सतह क्षेत्र इसकी दक्षता का निर्धारण करने वाला महत्वपूर्ण पैरामीटर है। और बैक्टीरियोफेज की सतह पर धातुओं और उनके ऑक्साइड की सबसे पतली परत के निर्माण के लिए मौजूदा प्रौद्योगिकियां किसी दिए गए आयाम की अत्यधिक विकसित नियमित सतह के साथ उत्प्रेरक प्राप्त करना संभव बनाती हैं। (ली एट अल।, 2012)।

एमआईटी के शोधकर्ता ए. बेल्चर ने सेरियम ऑक्साइड की सतह पर रोडियम और निकल नैनोकणों और नैनोवायरों के विकास के लिए बैक्टीरियोफेज एम 13 को एक टेम्पलेट के रूप में इस्तेमाल किया। परिणामी उत्प्रेरक नैनोपार्टिकल्स इथेनॉल के हाइड्रोजन में रूपांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं; इस प्रकार, यह उत्प्रेरक मौजूदा उन्नयन और नए हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के निर्माण के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है। एक वायरस टेम्पलेट पर विकसित एक उत्प्रेरक उच्च स्थिरता में समान संरचना के "पारंपरिक" उत्प्रेरक से भिन्न होता है, यह उम्र बढ़ने और सतह के निष्क्रिय होने की संभावना कम होती है (नाम एट अल। . , 2012).

सोने और इंडियम डाइऑक्साइड के साथ फिलामेंटस फेज को कोटिंग करके, इलेक्ट्रोक्रोमिक सामग्री प्राप्त की गई - झरझरा नैनोफिल्म जो विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन होने पर रंग बदलते हैं, ज्ञात एनालॉग्स की तुलना में डेढ़ गुना तेजी से विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन का जवाब देने में सक्षम हैं। ऐसी सामग्री ऊर्जा-बचत अल्ट्रा-पतली स्क्रीन डिवाइस (नाम एट अल।, 2012) बनाने के लिए आशाजनक हैं।

मैसाचुसेट्स में प्रौद्योगिकी संस्थानबैक्टीरियोफेज बहुत शक्तिशाली और अत्यंत कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रिक बैटरी के उत्पादन का आधार बन गया। इसके लिए, जीवित, आनुवंशिक रूप से संशोधित M13 फेज का उपयोग किया गया था, जो मनुष्यों के लिए हानिरहित हैं और सतह पर विभिन्न धातु आयनों को जोड़ने में सक्षम हैं। इन वायरसों के स्व-संयोजन के परिणामस्वरूप, किसी दिए गए कॉन्फ़िगरेशन की संरचनाएं प्राप्त की गईं, जो धातु के साथ लेपित होने पर, लंबे समय तक नैनोवायर बनते हैं, जो एनोड और कैथोड का आधार बन गए। एनोड सामग्री को स्वयं बनाते समय, कैथोड के लिए सोने और कोबाल्ट ऑक्साइड को जोड़ने में सक्षम वायरस का उपयोग किया गया था - लौह फॉस्फेट और चांदी को जोड़ने में सक्षम। बाद के चरण में आणविक मान्यता के कारण कार्बन नैनोट्यूब के सिरों को "उठाने" की क्षमता भी थी, जो कुशल इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

बैक्टीरियोफेज M13, टाइटेनियम डाइऑक्साइड, और एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (डांग एट अल।, 2011) के परिसरों के आधार पर सौर कोशिकाओं के लिए सामग्री भी बनाई गई है।

हाल के वर्षों को बैक्टीरियोफेज पर व्यापक शोध द्वारा चिह्नित किया गया है, जो न केवल चिकित्सा में, बल्कि जैव और नैनो प्रौद्योगिकी में भी नए अनुप्रयोग खोज रहे हैं। उनका स्पष्ट व्यावहारिक परिणाम व्यक्तिगत चिकित्सा की एक नई शक्तिशाली दिशा का उदय होना चाहिए, साथ ही खाद्य उद्योग, पशु चिकित्सा, कृषि और आधुनिक सामग्रियों के उत्पादन में प्रौद्योगिकियों की एक पूरी श्रृंखला का निर्माण होना चाहिए। हम उम्मीद करते हैं कि बैक्टीरियोफेज अनुसंधान की दूसरी शताब्दी लाएगी कम खोजेंपहले की तुलना में।

साहित्य
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№ 10-2013

साथ लिया गया फोटो इलेक्ट्रान सूक्ष्मदर्शी,
जीवाणु ई. कोलाई की सतह पर बैक्टीरियोफेज (कोलीफेज T1) को ठीक करने की प्रक्रिया को दर्शाता है.

20वीं शताब्दी के अंत में, यह स्पष्ट हो गया कि बैक्टीरिया निस्संदेह पृथ्वी के जीवमंडल पर हावी है, जो इसके 90% से अधिक बायोमास के लिए जिम्मेदार है। प्रत्येक प्रजाति में कई विशिष्ट प्रकार के वायरस होते हैं। प्रारंभिक अनुमानों के अनुसार बैक्टीरियोफेज प्रजातियों की संख्या लगभग 10 15 है। इस आंकड़े के पैमाने को समझने के लिए, हम कह सकते हैं कि अगर पृथ्वी पर हर व्यक्ति हर दिन एक नया बैक्टीरियोफेज खोजता है, तो उन सभी का वर्णन करने में 30 साल लगेंगे।

इस प्रकार, बैक्टीरियोफेज हमारे जीवमंडल में सबसे कम अध्ययन किए गए जीव हैं। आज ज्ञात अधिकांश बैक्टीरियोफेज कॉडोविरालेस - टेल्ड वायरस के क्रम से संबंधित हैं। इनके कणों का आकार 50 से 200 एनएम होता है। विभिन्न लंबाई और आकार की पूंछ मेजबान जीवाणु की सतह पर वायरस के लगाव को सुनिश्चित करती है, सिर (कैप्सिड) जीनोम के लिए एक भंडार के रूप में कार्य करता है। जीनोमिक डीएनए संरचनात्मक प्रोटीनों को एनकोड करता है जो बैक्टीरियोफेज के "शरीर" और प्रोटीन को बनाते हैं जो संक्रमण के दौरान कोशिका के अंदर फेज के गुणन को सुनिश्चित करते हैं।

हम कह सकते हैं कि बैक्टीरियोफेज एक प्राकृतिक उच्च तकनीक वाली नैनो वस्तु है। उदाहरण के लिए, फेज टेल एक "आणविक सिरिंज" है जो एक जीवाणु की दीवार को छेदती है और अपने डीएनए को कोशिका में इंजेक्ट करती है क्योंकि यह सिकुड़ती है। इस बिंदु से, संक्रामक चक्र शुरू होता है। इसके आगे के चरणों में बैक्टीरियोफेज की सेवा करने के लिए बैक्टीरिया के जीवन तंत्र को बदलना, इसके जीनोम को गुणा करना, वायरल लिफाफे की कई प्रतियां बनाना, उनमें वायरस डीएनए की पैकेजिंग करना और अंत में, मेजबान सेल का विनाश (लिसिस) शामिल है।

बैक्टीरियोफेज एक जीवित प्राणी नहीं है, बल्कि प्रकृति द्वारा निर्मित एक आणविक नैनोमैकेनिज्म है।
बैक्टीरियोफेज की पूंछ एक सिरिंज है जो एक जीवाणु की दीवार को छेदती है और वायरल डीएनए को इंजेक्ट करती है,
जो सिर (कैप्सिड) में, कोशिका के अंदर जमा हो जाता है.

बैक्टीरिया में रक्षा तंत्र की निरंतर विकासवादी प्रतिस्पर्धा और वायरस में हमले के अलावा, वर्तमान संतुलन का कारण इस तथ्य के रूप में माना जा सकता है कि बैक्टीरियोफेज उनकी संक्रामक कार्रवाई में विशिष्ट हैं। अगर उपलब्ध हो बड़ी कॉलोनीबैक्टीरिया, जहां फेज की अगली पीढ़ी अपने शिकार को ढूंढेगी, फिर लिटिक (हत्या, शाब्दिक रूप से - घुलने वाले) फेज द्वारा बैक्टीरिया का विनाश तेजी से और लगातार होता है।

यदि पर्याप्त संभावित पीड़ित नहीं हैं या बाहरी परिस्थितियां फेज के कुशल प्रजनन के लिए बहुत उपयुक्त नहीं हैं, तो लाइसोजेनिक विकास चक्र वाले फेज एक लाभ प्राप्त करते हैं। इस मामले में, जीवाणु में फेज डीएनए की शुरूआत के बाद, यह संक्रमण के तंत्र को तुरंत ट्रिगर नहीं करता है, लेकिन कुछ समय के लिए यह निष्क्रिय अवस्था में कोशिका के अंदर मौजूद होता है, अक्सर जीवाणु जीनोम पर आक्रमण करता है।

प्रोफेज की इस स्थिति में, वायरस लंबे समय तक मौजूद रह सकता है, जीवाणु के गुणसूत्र के साथ कोशिका विभाजन चक्रों से गुजर रहा है। और केवल जब जीवाणु प्रजनन के लिए अनुकूल वातावरण में प्रवेश करता है, तो संक्रमण का लिटिक चक्र सक्रिय होता है। उसी समय, जब जीवाणु गुणसूत्र से फेज डीएनए जारी किया जाता है, तो जीवाणु जीनोम के पड़ोसी क्षेत्रों को अक्सर पकड़ लिया जाता है, और उनकी सामग्री को बाद में अगले जीवाणु में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिसे बैक्टीरियोफेज संक्रमित करता है। इस प्रक्रिया (जीन पारगमन) को माना जाता है सबसे महत्वपूर्ण साधनप्रोकैरियोट्स के बीच सूचना का स्थानांतरण - कोशिका नाभिक के बिना जीव।

बैक्टीरियोफेज कैसे काम करता है

बीसवीं शताब्दी के दूसरे दशक में इन सभी आणविक सूक्ष्मताओं का पता नहीं चला था, जब "बैक्टीरिया को नष्ट करने वाले अदृश्य संक्रामक एजेंट" की खोज की गई थी। लेकिन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के बिना भी, जिसका उपयोग 1940 के दशक के अंत में पहली बार बैक्टीरियोफेज की छवियों को प्राप्त करने के लिए किया गया था, यह स्पष्ट था कि वे रोगजनकों सहित बैक्टीरिया को नष्ट करने में सक्षम हैं। इस संपत्ति की तुरंत दवा द्वारा मांग की गई थी।

पेचिश, घाव के संक्रमण, हैजा, टाइफाइड और यहां तक ​​कि फेज के साथ प्लेग के इलाज के पहले प्रयास काफी सावधानी से किए गए, और सफलता काफी आश्वस्त करने वाली लग रही थी। लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू होने और फेज की तैयारी के उपयोग के बाद, उत्साह निराशा में बदल गया। बैक्टीरियोफेज क्या हैं, उनके खुराक रूपों का उत्पादन, शुद्धिकरण और उपयोग कैसे करें, इस बारे में बहुत कम जानकारी थी। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि, 1920 के दशक के अंत में संयुक्त राज्य अमेरिका में किए गए एक परीक्षण के परिणामों के अनुसार, कई औद्योगिक फेज तैयारियों में बैक्टीरियोफेज उचित नहीं पाए गए थे।

एंटीबायोटिक दवाओं के साथ समस्या

चिकित्सा में बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध को "एंटीबायोटिक्स का युग" कहा जा सकता है। हालांकि, पेनिसिलिन के खोजकर्ता अलेक्जेंडर फ्लेमिंग ने अपने नोबेल व्याख्यान में चेतावनी दी थी कि पेनिसिलिन के लिए माइक्रोबियल प्रतिरोध बहुत जल्दी पैदा होता है। कुछ समय के लिए, नए प्रकार के रोगाणुरोधी दवाओं के विकास से एंटीबायोटिक प्रतिरोध की भरपाई हो गई है। लेकिन 1990 के दशक से, यह स्पष्ट हो गया है कि मानवता रोगाणुओं के खिलाफ "हथियारों की दौड़" खो रही है।

सबसे पहले, एंटीबायोटिक दवाओं के अनियंत्रित उपयोग को दोष देना है, न केवल चिकित्सा में, बल्कि चिकित्सा में भी निवारक उद्देश्य, और न केवल चिकित्सा में, बल्कि कृषि, खाद्य उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में भी। नतीजतन, इन दवाओं के लिए प्रतिरोध न केवल रोगजनक बैक्टीरिया में, बल्कि मिट्टी और पानी में रहने वाले सबसे आम सूक्ष्मजीवों में भी विकसित होने लगा, जिससे वे "सशर्त रोगजनक" बन गए।

ये बैक्टीरिया पनपते हैं चिकित्सा संस्थान, नलसाजी, फर्नीचर, चिकित्सा उपकरण, कभी-कभी कीटाणुनाशक समाधान भी भरना। कमजोर प्रतिरक्षा प्रणाली वाले लोगों में, जो अस्पतालों में बहुसंख्यक हैं, वे गंभीर जटिलताओं का कारण बनते हैं।

कोई आश्चर्य नहीं कि चिकित्सा समुदाय अलार्म बजा रहा है। 2012 में, डब्ल्यूएचओ के महानिदेशक मार्गरेट चान ने एक बयान जारी कर एंटीबायोटिक दवाओं के युग के अंत और संक्रामक रोगों के खिलाफ मानवता की रक्षाहीनता की भविष्यवाणी की। हालांकि, व्यावहारिक संभावनाएंकॉम्बिनेटरियल केमिस्ट्री - फार्माकोलॉजिकल साइंस की नींव - समाप्त होने से बहुत दूर है। दूसरी बात यह है कि विकास रोगाणुरोधी एजेंट- एक बहुत ही महंगी प्रक्रिया जो कई अन्य दवाओं की तरह इतना मुनाफा नहीं लाती है। तो "सुपरबग्स" के बारे में डरावनी कहानियां एक चेतावनी से अधिक हैं जो लोगों को वैकल्पिक समाधान खोजने के लिए प्रोत्साहित करती हैं।

बैक्टीरियोफेज और प्रतिरक्षा

चूंकि प्रकृति में असंख्य बैक्टीरियोफेज होते हैं और वे लगातार पानी, हवा और भोजन के साथ मानव शरीर में प्रवेश करते हैं, प्रतिरक्षा प्रणाली बस उनकी उपेक्षा करती है। आंत में बैक्टीरियोफेज के सहजीवन के बारे में भी एक परिकल्पना है, जो आंतों के माइक्रोफ्लोरा को नियंत्रित करती है। शरीर में लंबे समय तक प्रशासन के साथ ही किसी प्रकार की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त करना संभव है। बड़ी खुराकचरण

लेकिन इस तरह, आप लगभग किसी भी पदार्थ से एलर्जी प्राप्त कर सकते हैं। अंत में, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरियोफेज सस्ती हों। पूरी तरह से डिकोड किए गए जीनोम के साथ सटीक रूप से चयनित बैक्टीरियोफेज वाली दवा का विकास और उत्पादन, रासायनिक रूप से शुद्ध मीडिया में कुछ जीवाणु उपभेदों पर आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी मानकों के अनुसार खेती की जाती है और अत्यधिक शुद्ध होती है, आधुनिक जटिल एंटीबायोटिक दवाओं से सस्ता परिमाण का आदेश है।

यह रोगजनक बैक्टीरिया के बदलते सेट के लिए फेज चिकित्सीय तैयारी को जल्दी से अनुकूलित करना और पशु चिकित्सा में बैक्टीरियोफेज का उपयोग करना संभव बनाता है, जहां महंगी दवाएंआर्थिक रूप से उचित नहीं है।

चिकित्सा सेवा में

यह तर्कसंगत लगता है कि संक्रमण के इलाज के लिए बैक्टीरियोफेज, बैक्टीरिया के प्राकृतिक दुश्मन, का उपयोग करने में रुचि का पुनरुत्थान हुआ है। दरअसल, "एंटीबायोटिक्स के युग" के दशकों के दौरान, बैक्टीरियोफेज ने सक्रिय रूप से विज्ञान की सेवा की, दवा नहीं, बल्कि मौलिक आणविक जीव विज्ञान। आनुवंशिक कोड के "ट्रिपलेट्स" के डिकोडिंग और डीएनए पुनर्संयोजन की प्रक्रिया का उल्लेख करने के लिए पर्याप्त है। चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए उपयुक्त फेज का चयन करने के लिए बैक्टीरियोफेज के बारे में अब पर्याप्त जानकारी है।

संभावित दवाओं के रूप में बैक्टीरियोफेज के कई फायदे हैं। सबसे पहले, उनमें से असंख्य हैं। हालांकि बैक्टीरियोफेज के आनुवंशिक तंत्र को बदलना भी एक जीवाणु की तुलना में बहुत आसान है, और इससे भी ज्यादा उच्च जीव, यह अनावश्यक है। आप प्रकृति में हमेशा कुछ उपयुक्त पा सकते हैं। यह चयन, वांछित गुणों को ठीक करने और आवश्यक बैक्टीरियोफेज के प्रजनन के बारे में अधिक है।

इसकी तुलना कुत्तों की नस्लों के प्रजनन से की जा सकती है - स्लेजिंग, गार्ड, शिकार, हाउंड, फाइटिंग, डेकोरेटिव ... ये सभी कुत्ते बने रहते हैं, लेकिन एक निश्चित प्रकार की कार्रवाई के लिए अनुकूलित होते हैं, एक व्यक्ति के लिए आवश्यक. दूसरे, बैक्टीरियोफेज सख्ती से विशिष्ट हैं, अर्थात, वे बिना किसी अवरोध के केवल एक निश्चित प्रकार के रोगाणुओं को नष्ट करते हैं सामान्य माइक्रोफ्लोराव्यक्ति।

तीसरा, जब एक बैक्टीरियोफेज को एक जीवाणु मिल जाता है जिसे उसे नष्ट करना चाहिए, तो वह अपने जीवन चक्र के दौरान गुणा करना शुरू कर देता है। इस प्रकार, खुराक का सवाल इतना तीव्र नहीं हो जाता है। चौथा, बैक्टीरियोफेज के दुष्प्रभाव नहीं होते हैं। चिकित्सीय बैक्टीरियोफेज का उपयोग करते समय एलर्जी के सभी मामले या तो अशुद्धियों के कारण होते हैं, जिससे दवा पर्याप्त रूप से शुद्ध नहीं होती है, या बैक्टीरिया की सामूहिक मृत्यु के दौरान जारी विषाक्त पदार्थों के कारण होती है। आखिरी घटना, "हेर्क्सहाइमर प्रभाव", अक्सर एंटीबायोटिक दवाओं के उपयोग के साथ देखी जाती है।

सिक्के के दो पहलू

दुर्भाग्य से, चिकित्सा बैक्टीरियोफेज में भी कई कमियां हैं। सबसे महत्वपूर्ण समस्या चरणों की उच्च विशिष्टता के लाभ से उत्पन्न होती है। प्रत्येक बैक्टीरियोफेज एक कड़ाई से परिभाषित प्रकार के बैक्टीरिया को संक्रमित करता है, यहां तक ​​​​कि एक टैक्सोनोमिक प्रजाति भी नहीं, बल्कि कई संकरी किस्मों, उपभेदों को। अपेक्षाकृत बोलना, मानो रखवाली करने वाला कुत्ताउसने काले रेनकोट पहने दो मीटर लंबे ठगों पर ही भौंकना शुरू कर दिया, और घर में चढ़ने वाली शॉर्ट्स में एक किशोरी पर बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं दी।

इसलिए, वर्तमान चरण की तैयारी के लिए अप्रभावी उपयोग के मामले असामान्य नहीं हैं। स्मोलेंस्क में उपभेदों के एक निश्चित सेट और स्ट्रेप्टोकोकल टॉन्सिलिटिस का पूरी तरह से इलाज करने वाली दवा केमेरोवो में एक ही टॉन्सिलिटिस के सभी लक्षणों के खिलाफ शक्तिहीन हो सकती है। रोग एक ही है, एक ही सूक्ष्म जीव के कारण होता है, और विभिन्न क्षेत्रों में स्ट्रेप्टोकोकस उपभेद अलग-अलग होते हैं।

बैक्टीरियोफेज के सबसे प्रभावी उपयोग के लिए, सटीक निदान आवश्यक है। रोगजनक सूक्ष्म जीव, तनाव तक। अब सबसे आम निदान पद्धति - संस्कृति टीकाकरण - में बहुत समय लगता है और यह आवश्यक सटीकता प्रदान नहीं करता है। रैपिड तरीके - पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन या मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके टाइपिंग - उपकरणों की उच्च लागत और प्रयोगशाला सहायकों की योग्यता के लिए उच्च आवश्यकताओं के कारण धीरे-धीरे पेश किए जाते हैं। आदर्श रूप से, फेज घटकों का चयन औषधीय उत्पादप्रत्येक रोगी के संक्रमण के खिलाफ किया जा सकता है, लेकिन व्यवहार में यह महंगा और अस्वीकार्य है।

फेज का एक और महत्वपूर्ण नुकसान उनकी जैविक प्रकृति है। इस तथ्य के अलावा कि बैक्टीरियोफेज की आवश्यकता होती है विशेष स्थितिभंडारण और परिवहन, उपचार की इस तरह की विधि "एक व्यक्ति में विदेशी डीएनए" के विषय पर बहुत सारी अटकलें खोलती है। और यद्यपि यह ज्ञात है कि एक बैक्टीरियोफेज, सिद्धांत रूप में, एक मानव कोशिका को संक्रमित नहीं कर सकता है और इसमें अपना डीएनए पेश नहीं कर सकता है, जनमत को बदलना आसान नहीं है।

कम आणविक दवाओं (समान एंटीबायोटिक दवाओं) की तुलना में जैविक प्रकृति और काफी बड़ी से, आकार तीसरी सीमा का पालन करता है - शरीर में बैक्टीरियोफेज पहुंचाने की समस्या। यदि एक माइक्रोबियल संक्रमण विकसित होता है जहां एक बैक्टीरियोफेज को सीधे बूंदों, स्प्रे या एनीमा के रूप में लागू किया जा सकता है - त्वचा पर, खुले घाव, जलन, नासॉफिरिन्क्स के श्लेष्म झिल्ली, कान, आंख, बड़ी आंत - तो कोई समस्या नहीं है।

लेकिन अगर आंतरिक अंगों में संक्रमण हो जाए तो स्थिति और भी जटिल हो जाती है। बैक्टीरियोफेज तैयारी के सामान्य मौखिक प्रशासन के साथ गुर्दे या प्लीहा के संक्रमण के सफल उपचार के मामले ज्ञात हैं। हालांकि, पेट से रक्तप्रवाह और आंतरिक अंगों में अपेक्षाकृत बड़े (100 एनएम) फेज कणों के प्रवेश का तंत्र खराब समझा जाता है और रोगी से रोगी में बहुत भिन्न होता है। बैक्टीरियोफेज उन रोगाणुओं के खिलाफ भी शक्तिहीन होते हैं जो कोशिकाओं के अंदर विकसित होते हैं, जैसे कि तपेदिक और कुष्ठ रोग। दीवार के आरपार मानव कोशिकाबैक्टीरियोफेज के माध्यम से नहीं मिल सकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बैक्टीरियोफेज और एंटीबायोटिक दवाओं के उपयोग का विरोध करने के लिए चिकित्सा उद्देश्ययह पालन नहीं करता है। उनकी संयुक्त कार्रवाई के साथ, जीवाणुरोधी प्रभाव की पारस्परिक मजबूती देखी जाती है। यह अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, एंटीबायोटिक दवाओं की खुराक को उन मूल्यों तक कम करने के लिए जो स्पष्ट साइड इफेक्ट का कारण नहीं बनते हैं। तदनुसार, संयुक्त दवा के दोनों घटकों के लिए बैक्टीरिया में प्रतिरोध के विकास के लिए तंत्र लगभग असंभव है।

रोगाणुरोधी दवाओं के शस्त्रागार का विस्तार उपचार विधियों के चुनाव में अधिक स्वतंत्रता देता है। इस प्रकार, रोगाणुरोधी चिकित्सा में बैक्टीरियोफेज के उपयोग की अवधारणा का वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित विकास एक आशाजनक दिशा है। बैक्टीरियोफेज एक विकल्प के रूप में नहीं, बल्कि संक्रमण के खिलाफ लड़ाई में एक पूरक और वृद्धि के रूप में काम करते हैं।

सेमी। ZAKHARENKO, चिकित्सा विज्ञान के उम्मीदवार, एसोसिएट प्रोफेसर, सैन्य चिकित्सा अकादमीउन्हें। सेमी। किरोव, सेंट पीटर्सबर्ग

बैक्टीरियोफेज अद्वितीय सूक्ष्मजीव हैं, जिनके आधार पर उनके गुणों और विशेषताओं के संदर्भ में चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारियों का एक विशेष समूह बनाया गया है। फेज और बैक्टीरिया के बीच बातचीत के प्राकृतिक शारीरिक तंत्र उनकी कार्रवाई के तहत बैक्टीरियोफेज की अनंत विविधता और उनके उपयोग के संभावित तरीकों की भविष्यवाणी करना संभव बनाते हैं। जैसे-जैसे बैक्टीरियोफेज संग्रह का विस्तार होता है, नए लक्ष्य रोगजनक निस्संदेह प्रकट होंगे, और रोगों की श्रेणी जिसमें फेज का उपयोग मोनोथेरेपी के रूप में और जटिल उपचार आहार के हिस्से के रूप में किया जा सकता है, का विस्तार होगा।

इस प्रकार, संक्रमित अग्नाशय परिगलन (शिक्षाविद ईए वैगनर के नाम पर पर्म स्टेट मेडिकल एकेडमी) के उपचार में पॉलीवलेंट पायोबैक्टीरियोफेज सेक्स्टाफेज के उपयोग ने रोगियों में होमियोस्टेसिस के मुख्य मापदंडों और अंगों और प्रणालियों के कार्यों को जल्दी से बहाल करना संभव बना दिया। संख्या में भी उल्लेखनीय कमी आई है पश्चात की जटिलताओंतथा मौतें: मानक चिकित्सा के साथ इलाज किए गए रोगियों के समूह में, मृत्यु दर 100% थी, जबकि बीएफ के साथ इलाज की गई मंडली में - 16.6%।

बीएफ की तैयारी की हानिरहितता और प्रतिक्रियाजन्यता के कारण, नवजात शिशुओं सहित बाल चिकित्सा अभ्यास में उनका उपयोग करना संभव है। निज़नी नोवगोरोड चिल्ड्रन रीजनल क्लिनिकल हॉस्पिटल का अनुभव दिलचस्प है, जहां महामारी विज्ञान की स्थिति की जटिलता की अवधि के दौरान, सामान्य महामारी विरोधी उपायों के साथ, बीपी - इंटेस्टी-बैक्टीरियोफेज और बीपी स्यूफोमोनस एरुगिनोसा का उपयोग किया गया था। स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के नोसोकोमियल संक्रमण की घटनाओं में 11 गुना कमी ने बीपी उपयोग की उच्च दक्षता को दिखाया। बीएफ की तैयारी डिस्बैक्टीरियोसिस और पाचन तंत्र के विकारों के उपचार के लिए और अवसरवादी बैक्टीरिया द्वारा जठरांत्र संबंधी मार्ग के श्लेष्म झिल्ली के उपनिवेशण की रोकथाम के लिए दोनों निर्धारित की जा सकती है। गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल अपसेट के पहले लक्षणों की तत्काल राहत के लिए बीएफ की बहु-घटक तैयारी आदर्श हैं।

आज तक, उद्यम ने चिकित्सीय और रोगनिरोधी बैक्टीरियोफेज के विकास और उत्पादन के लिए कई प्राथमिकता वाले क्षेत्रों को रेखांकित किया है, जो नए उभरते वैश्विक रुझानों से संबंधित हैं। नई तैयारी बनाई जा रही है और पेश की जा रही है: सेरेशन और एंटरोबैक्टीरिया के खिलाफ बीएफ विकसित किया गया है, हेलिकोबैक्टर पाइलोरी के खिलाफ फेज तैयारी बनाने के लिए काम चल रहा है।

इन दवाओं का केवल एक निर्माता - एनपीओ माइक्रोजेन, विज्ञान और नवीन विकास विभाग के उप प्रमुख अल्ला लोबस्तोवा की रिपोर्ट के अनुसार, सालाना 2 मिलियन से अधिक पैकेज का उत्पादन करता है। दुर्भाग्य से, बैक्टीरियोफेज के बारे में कई डॉक्टरों के विचार वस्तुनिष्ठ होने से बहुत दूर हैं। बहुत से लोग नहीं जानते हैं कि एक ही रोगज़नक़ के खिलाफ सक्रिय बैक्टीरियोफेज अलग-अलग परिवारों से संबंधित हो सकते हैं, अलग-अलग जीवन चक्र हो सकते हैं, आदि। उदाहरण के लिए, पी। एरुगिनोसा बैक्टीरियोफेज परिवारों से संबंधित हैं मायोविरिडे, पोडोविरिडे, सिफोविरिडे, जीवन चक्र या मध्यम। एक ही रोगज़नक़ के विभिन्न उपभेदों में बैक्टीरियोफेज के लिए अलग-अलग संवेदनशीलता हो सकती है। अधिकांश विशेषज्ञ तरल और टैबलेट के अस्तित्व के बारे में जानते हैं (सुना, किसी ने इस्तेमाल किया) खुराक की अवस्थाबैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी। हालांकि, उनकी सीमा बहुत व्यापक है, जिसे बिना शर्त फायदे के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, विशेष रूप से प्रशासन के विभिन्न मार्गों (मौखिक प्रशासन, एनीमा, अनुप्रयोगों, घावों और श्लेष्म झिल्ली की सिंचाई, घाव गुहाओं में परिचय, आदि) के संयोजन में। बैक्टीरियोफेज के स्पष्ट लाभों में परंपरागत रूप से बैक्टीरिया की सीमित आबादी पर एक विशिष्ट प्रभाव, एक सीमित समय अस्तित्व (सूक्ष्मजीवों की लक्षित आबादी गायब होने तक), विषाक्त और ऐसे दुष्प्रभावों की अनुपस्थिति शामिल है। एलर्जी, डिस्बिओटिक प्रतिक्रियाएं, आदि। इन दवाओं का उपयोग विभिन्न प्रकार में किया जा सकता है आयु के अनुसार समूहऔर गर्भावस्था के दौरान। बैक्टीरियोफेज स्वयं महत्वपूर्ण एलर्जेन नहीं हैं। बैक्टीरियोफेज की तैयारी के लिए असहिष्णुता के मामले ज्यादातर पोषक माध्यम के घटकों की प्रतिक्रिया से जुड़े होते हैं। दवाओं के इस समूह के सभी प्रमुख निर्माता उपयोग किए गए घटकों की अधिकतम गुणवत्ता के लिए प्रयास करते हैं, जिससे ऐसी प्रतिक्रियाओं की संभावना कम हो जाती है। बढ़ते एंटीबायोटिक प्रतिरोध के संदर्भ में, कुछ लेखक बैक्टीरियोफेज को एंटीबायोटिक दवाओं के सर्वोत्तम विकल्प के रूप में मानने का सुझाव देते हैं। बैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी निर्माता के फेज संग्रह के आधार पर विशेष रूप से चयनित संयोजनों (पॉलीक्लोनल अत्यधिक विषाणुजनित जीवाणु वायरस का एक परिसर है जो विशेष रूप से जीवाणु संक्रमण के रोगजनकों के सबसे सामान्य समूहों के खिलाफ चुना जाता है) का एक कॉकटेल है। ऊफ़ा, पर्म और निज़नी नोवगोरोड में संघीय राज्य एकात्मक उद्यम एनपीओ माइक्रोजेन की शाखाएँ ऐसी दवाओं के उत्पादन के आधुनिक केंद्र हैं। अनुकूलित बनाने की क्षमता रोगजनक सूक्ष्मजीवबैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी इस समूह की तैयारी का एक और प्रमुख लाभ है। रोगाणुरोधी दवाओं के लिए जीवाणु प्रतिरोध की वृद्धि और आधुनिक संक्रामक रोगों की बहुधा होने वाली बहुरूपता के लिए संयुक्त एंटीबायोटिक चिकित्सा (दो, तीन, और कभी-कभी अधिक) की आवश्यकता होती है। रोगाणुरोधी) एक प्रभावी एंटीबायोटिक चिकित्सा आहार का चयन करने के लिए, दवा के लिए बैक्टीरिया की वास्तविक संवेदनशीलता के अलावा, काफी बड़ी संख्या में कारकों को ध्यान में रखना आवश्यक है। इस संबंध में फेज थेरेपी के कुछ फायदे भी हैं। एक ओर, बैक्टीरियोफेज के संयोजन का उपयोग एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत के साथ नहीं होता है और इससे उनके आवेदन की योजनाओं में बदलाव नहीं होता है। चिकित्सीय बैक्टीरियोफेज के मौजूदा सेट के भीतर, कई अच्छी तरह से सिद्ध संयोजन हैं - बैक्टीरियोफेज कोलीप्रोटस, पायोबैक्टीरियोफेज पॉलीवलेंट, इंटेस्टी-बैक्टीरियोफेज। दूसरी ओर, बैक्टीरिया में एंटीबायोटिक दवाओं और फेज के प्रतिरोध के सामान्य तंत्र नहीं होते हैं; इसलिए, उनका उपयोग तब किया जा सकता है जब रोगज़नक़ दवाओं में से एक के लिए प्रतिरोधी हो, और "एंटीबायोटिक + बैक्टीरियोफेज" के संयोजन में। यह संयोजन माइक्रोबियल बायोफिल्म को नष्ट करने के लिए विशेष रूप से प्रभावी है। प्रयोग ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि लोहे के प्रतिपक्षी और एक बैक्टीरियोफेज का संयुक्त उपयोग क्लेबसिएला न्यूमोनिया बायोफिल्म के गठन को बाधित कर सकता है। इसी समय, माइक्रोबियल आबादी की संख्या में उल्लेखनीय कमी और "युवा" कोशिकाओं की संख्या में कमी दोनों को नोट किया जाता है। एक और महत्वपूर्ण विशेषताबैक्टीरियोफेज की क्रिया एपोप्टोसिस की प्रेरण जैसी एक घटना है। ई. कोलाई के कुछ उपभेदों में ऐसे जीन होते हैं जो टी4 बैक्टीरियोफेज की शुरूआत के बाद कोशिका मृत्यु का कारण बनते हैं। इस प्रकार, T4 फेज के देर से जीन की अभिव्यक्ति के जवाब में, लिट जीन (एक प्रोटीज को एन्कोड करता है जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए आवश्यक EF-Tu बढ़ाव कारक को नष्ट कर देता है) सभी सेलुलर प्रोटीन के संश्लेषण को अवरुद्ध करता है। पीआरआरसी जीन एक न्यूक्लियस को एनकोड करता है जो लाइसिन टीआरएनए को साफ करता है। न्यूक्लियस T4 फेज एसटीपी जीन के उत्पाद द्वारा सक्रिय होता है। T4 फेज-संक्रमित कोशिकाओं में, रेक्स जीन (फेज जीनोम से संबंधित और लाइसोजेनिक कोशिकाओं में व्यक्त) आयन चैनलों के निर्माण का कारण बनते हैं, जिससे कोशिकाओं द्वारा महत्वपूर्ण आयनों का नुकसान होता है और बाद में, मृत्यु हो जाती है। T4 फेज ही अपने प्रोटीन, rII जीन के उत्पादों के साथ चैनलों को बंद करके कोशिका मृत्यु को रोक सकता है। एक एंटीबायोटिक के लिए जीवाणु प्रतिरोध के गठन के मामले में, सक्रिय अणु या मौलिक रूप से नए पदार्थों को संशोधित करने के लिए नए विकल्पों की तलाश करनी होगी। दुर्भाग्य से, हाल के वर्षों में, नई एंटीबायोटिक दवाओं की शुरूआत की गति काफी धीमी हो गई है। बैक्टीरियोफेज के साथ स्थिति मौलिक रूप से अलग है। प्रमुख निर्माताओं के संग्रह में दर्जनों तैयार बैक्टीरियोफेज उपभेद शामिल हैं और लगातार नए सक्रिय चरणों के साथ भर दिए जाते हैं। बैक्टीरियोफेज के लिए पृथक रोगजनकों की संवेदनशीलता की निरंतर निगरानी के लिए धन्यवाद, निर्माता क्षेत्रों को आपूर्ति की जाने वाली फेज रचनाओं को समायोजित करते हैं। अनुकूलित बैक्टीरियोफेज के लिए धन्यवाद, एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी उपभेदों के कारण होने वाले नोसोकोमियल संक्रमणों के प्रकोप को समाप्त करना संभव है।

जब मौखिक रूप से लिया जाता है, तो बैक्टीरियोफेज जल्दी से संक्रमण के स्थानीयकरण के केंद्र तक पहुंच जाते हैं: जब प्युलुलेंट-भड़काऊ रोगों वाले रोगियों द्वारा मौखिक रूप से लिया जाता है, तो फेज एक घंटे के बाद रक्त में प्रवेश करते हैं, 1-1.5 घंटे के बाद वे ब्रोन्कोपल्मोनरी एक्सयूडेट से और जले हुए घावों की सतह से पाए जाते हैं। , 2 घंटे के बाद - मूत्र से, साथ ही क्रानियोसेरेब्रल चोटों वाले रोगियों के मस्तिष्कमेरु द्रव से।

इस प्रकार, बैक्टीरियोफेज अद्वितीय सूक्ष्मजीव हैं, जिसके आधार पर उनके गुणों और विशेषताओं के संदर्भ में चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी का एक विशेष समूह बनाया गया है। फेज और बैक्टीरिया के बीच बातचीत के प्राकृतिक शारीरिक तंत्र उनकी कार्रवाई के तहत बैक्टीरियोफेज की अनंत विविधता और उनके उपयोग के संभावित तरीकों की भविष्यवाणी करना संभव बनाते हैं। जैसे-जैसे बैक्टीरियोफेज संग्रह का विस्तार होता है, नए लक्ष्य रोगजनक निस्संदेह प्रकट होंगे, और रोगों की श्रेणी जिसमें फेज का उपयोग मोनोथेरेपी के रूप में और जटिल उपचार आहार के हिस्से के रूप में किया जा सकता है, का विस्तार होगा। फेज थेरेपी के भविष्य के भाग्य का एक आधुनिक दृष्टिकोण उनकी कार्रवाई की उच्च विशिष्टता और फेज थेरेपी के सभी नियमों का सख्ती से पालन करने की आवश्यकता पर आधारित होना चाहिए। इटियोट्रोपिक चिकित्सा के किसी भी साधन के साथ बैक्टीरियोफेज की तुलना करना गलत है।

पहली बार, यह धारणा बनाई गई थी कि बैक्टीरियोफेज वायरस हैं। डी एरेल। भविष्य में, कवक आदि के वायरस खोजे गए, वे उन्हें फेज कहने लगे।

फेज आकारिकी।

आकार - 20 - 200 एनएम। अधिकांश फेज टैडपोल के आकार के होते हैं। सबसे जटिल चरणों में एक पॉलीहेड्रल सिर होता है जिसमें न्यूक्लिक एसिड, एक गर्दन और प्रक्रियाएं होती हैं। प्रक्रिया के अंत में बेसल प्लेट होती है, जिसमें से तंतु और दांत निकलते हैं। ये धागे और दांत फेज को बैक्टीरिया के खोल से जोड़ने का काम करते हैं। प्रक्रिया के बाहर के भाग में सबसे जटिल रूप से व्यवस्थित चरणों में एक एंजाइम होता है - लाइसोजाइम. यह एंजाइम फेज एनके के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने पर जीवाणु झिल्ली के विघटन में योगदान देता है। कई चरणों में, प्रक्रिया एक म्यान से घिरी होती है, जो कुछ चरणों में सिकुड़ सकती है।

5 रूपात्मक समूह हैं

1. एक लंबी प्रक्रिया और एक अनुबंधित म्यान के साथ बैक्टीरियोफेज
2. एक लंबी प्रक्रिया के साथ फेज लेकिन सिकुड़ा हुआ म्यान नहीं
3. एक छोटी पूंछ के साथ फेज
4. एक प्रक्रिया एनालॉग के साथ फेज
5. फिलामेंटस फेज

रासायनिक संरचना।

फेज न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन से बने होते हैं। उनमें से अधिकांश में एक अंगूठी में बंद 2-फंसे डीएनए होते हैं। कुछ चरणों में डीएनए या आरएनए का एक ही किनारा होता है।

फेज खोल - कैप्सिड, आदेशित प्रोटीन सबयूनिट - कैप्सोमेरेस से मिलकर बनता है।

प्रक्रिया के बाहर के भाग में सबसे जटिल रूप से व्यवस्थित चरणों में एक एंजाइम होता है - लाइसोजाइम. यह एंजाइम फेज एनके के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने पर जीवाणु झिल्ली के विघटन में योगदान देता है।

फेज ठंड को सहन करते हैं, 70 तक गर्म होते हैं, और अच्छी तरह सूखते हैं। एसिड, यूवी और उबलने के प्रति संवेदनशील। फेज विशिष्ट सेल रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करके कड़ाई से परिभाषित बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं।

बातचीत की विशिष्टता के अनुसार -

पॉलीफेज - कई संबंधित जीवाणु प्रजातियों के साथ बातचीत

मोनोफेज - प्रजाति फेज - एक प्रकार के बैक्टीरिया के साथ बातचीत करते हैं

फेज टाइप करें - एक प्रजाति के भीतर बैक्टीरिया के अलग-अलग रूपों के साथ बातचीत करें।

विशिष्ट चरणों की क्रिया के अनुसार, प्रजातियों को विभाजित किया जा सकता है फेज पंक्ति. बैक्टीरिया के साथ फेज की अन्योन्यक्रिया आगे बढ़ सकती है उत्पादक, उत्पादक और एकीकृत प्रकार।

उत्पादक प्रकार- फेज संतति का निर्माण होता है, और कोशिका lysed होती है

एक उत्पादक के साथ- सेल का अस्तित्व बना रहता है, प्रारंभिक चरण में अंतःक्रियात्मक प्रक्रिया बाधित होती है

एकीकृत प्रकार- फेज जीनोम जीवाणु गुणसूत्र में एकीकृत हो जाता है और इसके साथ सह-अस्तित्व में रहता है।

बातचीत के प्रकार के आधार पर, वहाँ हैं विषाक्त और समशीतोष्ण चरणों।

विषैलाउत्पादक तरीके से बैक्टीरिया के साथ बातचीत करते हैं। शुरुआत में, विशिष्ट रिसेप्टर्स की बातचीत के कारण फेज जीवाणु झिल्ली पर अवशोषित हो जाता है। बैक्टीरिया के कोशिका द्रव्य में वायरल न्यूक्लिक एसिड का प्रवेश या प्रवेश होता है। लाइसोजाइम की क्रिया के तहत, जीवाणु के खोल में एक छोटा सा छेद बनता है, फेज के खोल को कम किया जाता है और एनके को इंजेक्ट किया जाता है। जीवाणु के बाहर फेज का खोल। अगला प्रारंभिक प्रोटीन का संश्लेषण है। वे फेज संरचनात्मक प्रोटीन का संश्लेषण, फेज न्यूक्लिक एसिड की प्रतिकृति, और जीवाणु गुणसूत्रों की गतिविधि का दमन प्रदान करते हैं।

इसके बाद फेज के संरचनात्मक घटकों का संश्लेषण और न्यूक्लिक एसिड की प्रतिकृति होती है। इन तत्वों से फेज कणों की एक नई पीढ़ी इकट्ठी होती है। असेंबली को मॉर्फोजेनेसिस कहा जाता है, नए कण, जिनमें से 10-100 एक जीवाणु में बन सकते हैं। बैक्टीरिया के आगे विश्लेषण और बाहरी वातावरण में फेज की एक नई पीढ़ी की रिहाई।

समशीतोष्ण बैक्टीरियोफेजउत्पादक रूप से या एकीकृत रूप से बातचीत करें। उत्पादक चक्र उसी तरह चलता है। एकीकृत बातचीत के साथ, एक समशीतोष्ण चरण का डीएनए, साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने के बाद, एक निश्चित क्षेत्र में गुणसूत्र में एकीकृत होता है, और कोशिका विभाजन के दौरान यह बैक्टीरिया डीएनए के साथ समकालिक रूप से प्रतिकृति करता है, और इन संरचनाओं को प्रेषित किया जाता है। अनुजात कोशिकाएं. ऐसे बिल्ट-इन फेज डीएनए - प्रचार, और एक प्रोफ़ेज युक्त जीवाणु को लाइसोजेनिक कहा जाता है, और घटना को कहा जाता है लाइसोजेनी

अनायास, या एक श्रृंखला के प्रभाव में बाह्य कारकएक प्रोफ़ेग को गुणसूत्र से निकाला जा सकता है, अर्थात। एक मुक्त अवस्था में चले जाते हैं, एक विषाणुजनित फेज के गुणों का प्रदर्शन करते हैं, जिससे जीवाणु निकायों की एक नई पीढ़ी का निर्माण होगा - प्रोफ़ेग इंडक्शन.

बैक्टीरियल लाइसोजेनेसिस फेज (लाइसोजेनिक) रूपांतरण को रेखांकित करता है। इसे एक ही प्रजाति के गैर-लाइसोजेनिक बैक्टीरिया की तुलना में लाइसोजेनिक बैक्टीरिया में लक्षणों या गुणों में बदलाव के रूप में समझा जाता है। विभिन्न गुण बदल सकते हैं - रूपात्मक, प्रतिजनी, आदि।

समशीतोष्ण चरण दोषपूर्ण हो सकते हैं - प्राकृतिक परिस्थितियों के बाहर और प्रेरण में फेज संतान बनाने में असमर्थ।

विरियन - एक पूर्ण वायरल कण, जिसमें एनके और एक प्रोटीन खोल होता है

चरणों का व्यावहारिक अनुप्रयोग -

1. निदान में आवेदन। बैक्टीरिया की कई प्रजातियों के संबंध में, मोनोफेज का उपयोग फेज लिज़ेबिलिटी रिएक्शन में किया जाता है, बैक्टीरिया की संस्कृति की पहचान के लिए एक मानदंड के रूप में, फेज टाइपिंग के लिए विशिष्ट फेज का उपयोग बैक्टीरिया के इंट्रास्पेसिफिक भेदभाव के लिए किया जाता है। महामारी विज्ञान के उद्देश्यों के लिए आयोजित, संक्रमण के स्रोत और खत्म करने के तरीकों को स्थापित करने के लिए
2. कई जीवाणु संक्रमणों के उपचार और रोकथाम के लिए - उदर प्रकार, स्टेफिलोकोकल और स्ट्रेप्टोकोकल संक्रमण (एसिड प्रतिरोधी गोलियां)
3. समशीतोष्ण बैक्टीरियोफेज का उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग में एक वेक्टर के रूप में किया जाता है जो एक जीवित कोशिका में आनुवंशिक सामग्री को पेश करने में सक्षम होता है।

बैक्टीरिया के आनुवंशिकी

जीवाणु जीनोम में आनुवंशिक तत्व होते हैं जो स्व-प्रतिकृति में सक्षम होते हैं - प्रतिकृतियांप्रतिकृतियां जीवाणु गुणसूत्र और प्लास्मिड हैं। जीवाणु गुणसूत्र एक न्यूक्लियॉइड बनाता है जो एक बंद वलय में प्रोटीन से जुड़ा नहीं होता है और जीन के एक अगुणित सेट को वहन करता है।

प्लास्मिड भी डीएनए अणु का एक बंद वलय है, लेकिन गुणसूत्र से बहुत छोटा है। बैक्टीरिया के कोशिका द्रव्य में प्लास्मिड की उपस्थिति आवश्यक नहीं है, लेकिन वे एक लाभ प्रदान करते हैं वातावरण. गुणसूत्र के साथ बड़े प्लास्मिड कम हो जाते हैं और कोशिका में उनकी संख्या कम होती है। और छोटे प्लास्मिड की संख्या कई दसियों तक पहुँच सकती है। कुछ प्लास्मिड एक निश्चित क्षेत्र में जीवाणु गुणसूत्र में विपरीत रूप से एकीकृत करने में सक्षम होते हैं और एकल प्रतिकृति के रूप में कार्य करते हैं। ऐसे प्लास्मिड को एकीकृत कहा जाता है। कुछ प्लास्मिड सीधे संपर्क - संयुग्मी प्लास्मिड द्वारा एक जीवाणु से दूसरे जीवाणु में स्थानांतरित होने में सक्षम होते हैं। उनमें एफ-गोलियों के निर्माण के लिए जिम्मेदार जीन होते हैं, जो आनुवंशिक सामग्री के हस्तांतरण के लिए एक संयुग्मक पुल का निर्माण करते हैं।

प्लास्मिड के मुख्य प्रकार हैं

एफ - एकीकृत संक्रामक प्लास्मिड। सेक्स कारक संयुग्मन के दौरान बैक्टीरिया के दाता होने की क्षमता निर्धारित करता है

आर - प्लास्मिड। प्रतिरोधी। इसमें ऐसे जीन होते हैं जो जीवाणुरोधी दवाओं को नष्ट करने वाले कारकों के संश्लेषण को निर्धारित करते हैं। ऐसे प्लास्मिड वाले बैक्टीरिया कई दवाओं के प्रति संवेदनशील नहीं होते हैं। इसलिए, एक दवा प्रतिरोधी कारक बनता है।

प्लाज्मिड टॉक्स - रोगजनकता के निर्धारण कारक -

एंट - प्लास्मिड - में एंटरोटॉक्सिन के उत्पादन के लिए जीन होता है।

Hly - एरिथ्रोसाइट को नष्ट करें।

मोबाइल आनुवंशिक तत्व। इनमें सम्मिलित हैं - सम्मिलन तत्व. आम तौर पर स्वीकृत पदनाम है। ये डीएनए के खंड हैं जो प्रतिकृति के भीतर और उनके बीच दोनों को स्थानांतरित कर सकते हैं। उनमें केवल अपने स्वयं के आंदोलन के लिए आवश्यक जीन होते हैं।

ट्रांसपोज़न- बड़ी संरचनाएं जिनमें इज़ के समान गुण होते हैं, लेकिन इसके अलावा उनमें संरचनात्मक जीन होते हैं जो जैविक पदार्थों के संश्लेषण को निर्धारित करते हैं, जैसे कि विषाक्त पदार्थ। ट्रांसपोज़ेबल आनुवंशिक तत्व एक जीवाणु आबादी में जीन निष्क्रियता, आनुवंशिक सामग्री को नुकसान, प्रतिकृति संलयन और जीन प्रसार का कारण बन सकते हैं।

बैक्टीरिया में परिवर्तनशीलता।

सभी प्रकार की परिवर्तनशीलता को 2 समूहों में विभाजित किया जाता है - गैर-वंशानुगत (फेनोटाइपिक, संशोधन) और वंशानुगत (जीनोटाइपिक)।

संशोधनों- लक्षणों या गुणों में फेनोटाइपिक गैर-आनुवांशिक परिवर्तन। संशोधन जीनोटाइप को प्रभावित नहीं करते हैं, और इसलिए विरासत में नहीं मिलते हैं। वे कुछ विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन के लिए अनुकूली प्रतिक्रियाएं हैं। एक नियम के रूप में, वे कारक की समाप्ति के बाद, पहली पीढ़ी में खो जाते हैं।

जीनोटाइपिक परिवर्तनशीलताजीव के जीनोटाइप को प्रभावित करता है, और इसलिए वंशजों को संचरित होने में सक्षम है। जीनोटाइपिक परिवर्तनशीलता को उत्परिवर्तन और पुनर्संयोजन में विभाजित किया गया है।

उत्परिवर्तन- जीव की विशेषताओं या गुणों में लगातार, विरासत में मिला परिवर्तन। उत्परिवर्तन का आधार गुणात्मक है या मात्रात्मक परिवर्तनडीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम। उत्परिवर्तन लगभग किसी भी संपत्ति को बदल सकते हैं।

मूल रूप से, उत्परिवर्तन सहज और प्रेरित होते हैं।

सहज उत्परिवर्तनजीव के अस्तित्व की प्राकृतिक परिस्थितियों में होता है, और अनुक्रमितउत्परिवर्तजन कारक की निर्देशित कार्रवाई के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। बैक्टीरिया में डीएनए की प्राथमिक संरचना में परिवर्तन की प्रकृति के अनुसार, जीन या बिंदु उत्परिवर्तन और गुणसूत्र विपथन को प्रतिष्ठित किया जाता है।

जीन उत्परिवर्तनएक जीन के भीतर होते हैं और कम से कम एक न्यूक्लियोटाइड को पकड़ते हैं। इस प्रकार का उत्परिवर्तन एक न्यूक्लियोटाइड के दूसरे के लिए प्रतिस्थापन, एक न्यूक्लियोटाइड के नुकसान या एक अतिरिक्त के सम्मिलन के परिणामस्वरूप हो सकता है।

गुणसूत्र- कई गुणसूत्रों को प्रभावित कर सकता है।

एक विलोपन हो सकता है - एक गुणसूत्र खंड का नुकसान, एक दोहराव - एक गुणसूत्र खंड का दोहरीकरण। एक गुणसूत्र खंड का 180 डिग्री रोटेशन एक उलटा है।

कोई भी उत्परिवर्तन एक निश्चित उत्परिवर्तजन कारक के प्रभाव में होता है। अपने स्वभाव से, उत्परिवर्तजन भौतिक, रासायनिक और जैविक होते हैं। आयनीकरण विकिरण, एक्स-रे, पराबैंगनी किरणों। रासायनिक उत्परिवर्तजनों के लिए - अनुरूप नाइट्रोजनी क्षार, नाइट्रस एसिड ही, और यहां तक ​​​​कि कुछ दवाएं, साइटोस्टैटिक्स। जैविक के लिए - कुछ वायरस और ट्रांसफाज़ोन

पुनर्संयोजन- गुणसूत्रों के भागों का आदान-प्रदान

पारगमन - एक बैक्टीरियोफेज द्वारा आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण

आनुवंशिक सामग्री की मरम्मत -उत्परिवर्तन से उत्पन्न क्षति की बहाली।

प्रायश्चित के कई प्रकार होते हैं

1. फोटोरिएक्टिवेशन - यह प्रक्रिया एक विशेष एंजाइम द्वारा प्रदान की जाती है जो की उपस्थिति में सक्रिय होती है दृश्य प्रकाश. यह एंजाइम डीएनए श्रृंखला के साथ चलता है और क्षति की मरम्मत करता है। थाइमर्स को मिलाता है, जो यूवी की क्रिया के तहत बनते हैं। डार्क रिपेरेशन के परिणाम अधिक महत्वपूर्ण हैं। यह प्रकाश पर निर्भर नहीं करता है और कई एंजाइमों द्वारा प्रदान किया जाता है - पहले, न्यूक्लियस डीएनए श्रृंखला के क्षतिग्रस्त खंड को काटते हैं, फिर डीएनए पोलीमरेज़ शेष पूरक श्रृंखला के मैट्रिक्स पर एक पैच को संश्लेषित करता है, और लिगेज क्षतिग्रस्त क्षेत्र में पैच को सीवे करता है। .

जीन म्यूटेशन की मरम्मत होती है, लेकिन क्रोमोसोमल म्यूटेशन, एक नियम के रूप में, नहीं करते हैं।

1. जीवाणुओं में आनुवंशिक पुनर्संयोजन। दोनों मूल व्यक्तियों के जीन युक्त एक बेटी जीनोम के गठन के साथ एक प्राप्तकर्ता जीवाणु में एक दाता जीवाणु से आनुवंशिक सामग्री के प्रवेश द्वारा विशेषता।

दाता के डीएनए टुकड़े को प्राप्तकर्ता में शामिल करने से अधिक पार हो जाता है

तीन प्रकार के संचरण -

1. परिवर्तन- वह प्रक्रिया जिसके द्वारा पृथक दाता डीएनए का एक टुकड़ा स्थानांतरित किया जाता है। प्राप्तकर्ता की क्षमता और दाता डीएनए की स्थिति पर निर्भर करता है। क्षमता- डीएनए को अवशोषित करने की क्षमता। यह प्राप्तकर्ता की कोशिका झिल्ली में विशिष्ट प्रोटीन की उपस्थिति पर निर्भर करता है और इसमें बनता है निश्चित अवधिजीवाणु वृद्धि। डोनर डीएनए डबल स्ट्रैंडेड होना चाहिए और आकार में बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए। दाता डीएनए जीवाणु झिल्ली में प्रवेश करता है, एक श्रृंखला नष्ट हो जाती है, दूसरी प्राप्तकर्ता के डीएनए में एकीकृत हो जाती है।
2. पारगमन- बैक्टीरियोफेज की मदद से किया जाता है। सामान्य पारगमन और विशिष्ट पारगमन।

सामान्य -विषाक्त कारकों की भागीदारी के साथ होता है। कण चरणों के संयोजन के दौरान, फेज सिर में गलती से फेज डीएनए नहीं, बल्कि जीवाणु गुणसूत्र का एक टुकड़ा शामिल हो सकता है। ऐसे फेज दोषपूर्ण फेज हैं।

विशिष्ट- यह मध्यम चरणों द्वारा किया जाता है। काटते समय, इसे काटकर सीमा के साथ सख्ती से किया जाता है। उन्हें कुछ जीनों के बीच डाला जाता है और उन्हें स्थानांतरित किया जाता है।

1. विकार- दाता के जीवाणु से प्राप्तकर्ता को आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण, उनके सीधे संपर्क के मामले में। आवश्यक शर्त- दाता कोशिका में एक संयुग्मी प्लाज्मिड की उपस्थिति। पीली के कारण संयुग्मन के दौरान, एक संयुग्मन सेतु बनता है, जिसके माध्यम से आनुवंशिक सामग्री को दाता से रोगी में स्थानांतरित किया जाता है।

जीन निदान

अध्ययन के तहत सामग्री में एक सूक्ष्मजीव या उसके टुकड़े के जीनोम की पहचान करने के तरीकों का एक सेट। एनसी संकरण की विधि सबसे पहले प्रस्तावित की गई थी। पूरकता के सिद्धांत पर आधारित है। यह विधि आणविक जांच का उपयोग करके आनुवंशिक सामग्री में रोगज़नक़ के मार्कर डीएनए अंशों की उपस्थिति का पता लगाना संभव बनाती है। आणविक जांच डीएनए की छोटी किस्में हैं जो एक मार्कर साइट के पूरक हैं। जांच में एक लेबल पेश किया जाता है - फ्लोरोक्रोम, एक रेडियोधर्मी आइसोटोप, एक एंजाइम। परीक्षण सामग्री को एक विशेष उपचार के अधीन किया जाता है जो सूक्ष्मजीवों को नष्ट करने, डीएनए को मुक्त करने और इसे एकल-फंसे टुकड़ों में विभाजित करने की अनुमति देता है। उसके बाद, सामग्री तय हो गई है। तब लेबल गतिविधि का पता लगाया जाता है। यह विधि अत्यधिक संवेदनशील नहीं है। इसकी पर्याप्त बड़ी संख्या के साथ ही रोगज़नक़ की पहचान करना संभव है। 10 से 4 सूक्ष्मजीव। यह तकनीकी रूप से काफी जटिल है और इसके लिए बड़ी संख्या में जांच की आवश्यकता होती है। व्यवहार में इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया है। डिज़ाइन किया गया था नई विधि - पोलीमर्स श्रृंखला अभिक्रिया- पीसीआर।

यह विधि डीएनए और वायरल आरएनए को दोहराने की क्षमता पर आधारित है, अर्थात। आत्म-प्रजनन के लिए। रोगी का सार दोहराया नकल है - एक डीएनए टुकड़े के इन विट्रो प्रवर्धन में जो किसी दिए गए सूक्ष्मजीव के लिए एक मार्कर है। चूंकि प्रक्रिया 70-90 के पर्याप्त उच्च तापमान पर होती है, थर्मोफिलिक बैक्टीरिया से थर्मोस्टेबल डीएनए पोलीमरेज़ के अलगाव के बाद यह विधि संभव हो गई। प्रवर्धन का तंत्र ऐसा है कि डीएनए श्रृंखलाओं की नकल किसी भी बिंदु पर शुरू नहीं होती है, लेकिन केवल कुछ शुरुआती ब्लॉकों पर होती है, जिसके निर्माण के लिए तथाकथित प्राइमरों का उपयोग किया जाता है। प्राइमर पॉलीन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होते हैं जो वांछित डीएनए के कॉपी किए गए टुकड़े के अंतिम अनुक्रमों के पूरक होते हैं, और प्राइमर न केवल प्रवर्धन शुरू करते हैं, बल्कि सीमित भी करते हैं। अब पीसीआर के लिए कई विकल्प हैं, 3 चरणों की विशेषता है -

1. डीएनए विकृतीकरण (1 स्ट्रैंड टुकड़ों में पृथक्करण)
2. प्राइमर अटैचमेंट।
3. डीएनए स्ट्रैंड्स का 2 स्ट्रैंड्स तक कॉम्प्लिमेंट्री एक्सटेंशन

यह चक्र 1.5-2 मिनट तक रहता है। नतीजतन, डीएनए अणुओं की संख्या 20-40 गुना दोगुनी हो जाती है। परिणाम कॉपियों की 10 से 8वीं शक्ति है। प्रवर्धन के बाद, वैद्युतकणसंचलन किया जाता है और स्ट्रिप्स के रूप में पृथक किया जाता है। में आयोजित किया जाता है विशेष उपकरणहै, जिसे प्रवर्धक कहते हैं।

पीसीआर के लाभ

1. एक शुद्ध संस्कृति को अलग किए बिना, परीक्षण सामग्री में रोगज़नक़ की उपस्थिति के प्रत्यक्ष संकेत देता है।
2. बहुत उच्च संवेदनशीलता। सैद्धांतिक रूप से, आप 1 पा सकते हैं।
3. शोध के लिए सामग्री को नमूना लेने के बाद तुरंत कीटाणुरहित किया जा सकता है।
4. 100% विशिष्टता
5. तेज परिणाम। पूरा विश्लेषण- 4-5 घंटे। एक्सप्रेस विधि।

यह व्यापक रूप से संक्रामक रोगों के निदान के लिए उपयोग किया जाता है, जिसके प्रेरक एजेंट गैर-खेती या मुश्किल से खेती करने वाले जीव हैं। क्लैमाइडिया, माइकोप्लाज्मा, कई वायरस - हेपेटाइटिस, दाद। एंथ्रेक्स, तपेदिक के निर्धारण के लिए परीक्षण प्रणाली विकसित की गई है।

प्रतिबंध विश्लेषण- एंजाइमों की सहायता से डीएनए अणु को न्यूक्लियॉइड के कुछ अनुक्रमों के अनुसार विभाजित किया जाता है और उनकी संरचना के अनुसार टुकड़ों का विश्लेषण किया जाता है। इस तरह आप अद्वितीय साइटें ढूंढ सकते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी और आनुवंशिक इंजीनियरिंग

जैव प्रौद्योगिकी एक विज्ञान है, जो जीवों की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के अध्ययन के आधार पर, इन जैव प्रक्रियाओं के साथ-साथ स्वयं जैविक वस्तुओं का उपयोग मनुष्यों के लिए आवश्यक उत्पादों के औद्योगिक उत्पादन के लिए, जैव-प्रभावों के पुनरुत्पादन के लिए करता है जो स्वयं को प्रकट नहीं करते हैं अप्राकृतिक स्थितियां। जैविक वस्तुओं के रूप में, एककोशिकीय सूक्ष्मजीवों के साथ-साथ कोशिकाओं, जानवरों और पौधों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। कोशिकाएं बहुत जल्दी प्रजनन करती हैं, जिससे कम समय में उत्पादक के बायोमास को बढ़ाना संभव हो जाता है। वर्तमान में जैवसंश्लेषण जटिल पदार्थ, जैसे प्रोटीन, एंटीबायोटिक्स, अन्य प्रकार के कच्चे माल की तुलना में अधिक किफायती और तकनीकी रूप से अधिक सुलभ हैं।

जैव प्रौद्योगिकी स्वयं कोशिकाओं को लक्ष्य उत्पाद के स्रोत के रूप में उपयोग करती है, साथ ही कोशिका, एंजाइम, विषाक्त पदार्थों, एंटीबॉडी, और प्राथमिक और माध्यमिक चयापचयों - अमीनो एसिड, विटामिन, हार्मोन द्वारा संश्लेषित बड़े अणुओं का उपयोग करती है। माइक्रोबियल और सेलुलर संश्लेषण के उत्पादों को प्राप्त करने की तकनीक कई विशिष्ट चरणों में कम हो जाती है - एक उत्पादक मुख्यालय की पसंद या निर्माण। इष्टतम पोषक माध्यम का चयन, खेती। लक्ष्य उत्पाद का अलगाव, इसकी शुद्धि, मानकीकरण, खुराक का रूप। किसी व्यक्ति के लिए आवश्यक लक्ष्य उत्पाद के निर्माण के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग को कम किया जाता है। परिणामी लक्ष्य जीन एक वेक्टर के साथ जुड़ा हुआ है, और वेक्टर एक प्लास्मिड हो सकता है और प्राप्तकर्ता के सेल में डाला जा सकता है। प्राप्तकर्ता - बैक्टीरिया - एस्चेरिचिया कोलाई, खमीर। पुनः संयोजकों द्वारा संश्लेषित लक्षित उत्पादों को पृथक, शुद्ध किया जाता है और व्यवहार में उपयोग किया जाता है।

इंसुलिन और मानव इंटरफेरॉन सबसे पहले बनाए गए थे। एरिथ्रोपोइटिन, वृद्धि हार्मोन, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी। हेपेटाइटिस बी का टीका।

बैक्टीरियोफेज जीआई या फेज (अन्य ग्रीक "आई डिवोर") से ऐसे वायरस हैं जो चुनिंदा रूप से जीवाणु कोशिकाओं को संक्रमित करते हैं। अक्सर, बैक्टीरियोफेज बैक्टीरिया के अंदर गुणा करते हैं और उनके लसीका का कारण बनते हैं। एक नियम के रूप में, एक बैक्टीरियोफेज में एक प्रोटीन शेल और एकल-फंसे या डबल-स्ट्रैंडेड न्यूक्लिक एसिड (डीएनए या, कम सामान्यतः, आरएनए) की आनुवंशिक सामग्री होती है। प्रकृति में बैक्टीरियोफेज की कुल संख्या बैक्टीरिया की कुल संख्या (1030 - 1032 कण) के लगभग बराबर है। बैक्टीरियोफेज चक्र में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं रासायनिक पदार्थऔर ऊर्जा, रोगाणुओं और जीवाणुओं के विकास पर एक उल्लेखनीय प्रभाव डालते हैं। एक विशिष्ट बैक्टीरियोफेज मायोवायरस की संरचना।

बैक्टीरियोफेज की संरचना 1 - सिर, 2 - पूंछ, 3 - न्यूक्लिक एसिड, 4 - कैप्सिड, 5 - "कॉलर", 6 - पूंछ प्रोटीन कवर, 7 - पूंछ तंतु, 8 - स्पाइक्स, 9 - बेसल प्लेट

बैक्टीरियोफेज रासायनिक संरचना, न्यूक्लिक एसिड के प्रकार, आकृति विज्ञान और बैक्टीरिया के साथ बातचीत में भिन्न होते हैं। बैक्टीरियल वायरस माइक्रोबियल कोशिकाओं की तुलना में सैकड़ों और हजारों गुना छोटे होते हैं। एक विशिष्ट फेज कण (विरियन) में एक सिर और एक पूंछ होती है। पूंछ की लंबाई आमतौर पर सिर के व्यास से 2-4 गुना अधिक होती है। सिर में आनुवंशिक सामग्री होती है - एकल-फंसे या डबल-असहाय आरएनए या डीएनए एक निष्क्रिय अवस्था में ट्रांसक्रिपटेस एंजाइम के साथ, एक प्रोटीन या लिपोप्रोटीन शेल से घिरा हुआ - एक कैप्सिड जो कोशिका के बाहर जीनोम को संरक्षित करता है। न्यूक्लिक एसिड और कैप्सिड मिलकर न्यूक्लियोकैप्सिड बनाते हैं। बैक्टीरियोफेज में एक या दो विशिष्ट प्रोटीन की कई प्रतियों से एकत्रित एक आईकोसाहेड्रल कैप्सिड हो सकता है। आमतौर पर कोने प्रोटीन के पेंटामर्स से बने होते हैं, और प्रत्येक पक्ष का समर्थन समान या समान प्रोटीन के हेक्सामर्स से बना होता है। इसके अलावा, फेज गोलाकार, नींबू के आकार का, या आकार में फुफ्फुसीय हो सकता है। पूंछ, या प्रक्रिया, एक प्रोटीन ट्यूब है - सिर के प्रोटीन खोल की निरंतरता, पूंछ के आधार पर एक एटीपीस होता है जो आनुवंशिक सामग्री के इंजेक्शन के लिए ऊर्जा को पुन: उत्पन्न करता है। एक प्रक्रिया के बिना, एक छोटी प्रक्रिया के साथ बैक्टीरियोफेज भी होते हैं, और फिलामेंटस होते हैं।

बैक्टीरियोफेज के सिस्टमेटिक्स बड़ी संख्या में पृथक और अध्ययन किए गए बैक्टीरियोफेज उनके व्यवस्थितकरण की आवश्यकता को निर्धारित करते हैं। यह वायरस के वर्गीकरण पर अंतर्राष्ट्रीय समिति (ICTV) द्वारा किया जाता है। वर्तमान में, के अनुसार अंतर्राष्ट्रीय वर्गीकरणऔर वायरस के नामकरण, बैक्टीरियोफेज को न्यूक्लिक एसिड और आकारिकी के प्रकार के आधार पर विभाजित किया जाता है। फिलहाल, उन्नीस परिवार प्रतिष्ठित हैं। इनमें से केवल दो आरएनए युक्त हैं और केवल पांच परिवार आच्छादित हैं। डीएनए युक्त वायरस के परिवारों में से केवल दो परिवारों में एकल-फंसे जीनोम होते हैं। नौ डीएनए युक्त परिवारों में, जीनोम को गोलाकार डीएनए द्वारा दर्शाया जाता है, जबकि अन्य नौ में यह रैखिक होता है। नौ परिवार केवल बैक्टीरिया के लिए विशिष्ट हैं, शेष नौ आर्किया के लिए विशिष्ट हैं, और (टेक्टीविरिडे) बैक्टीरिया और आर्किया दोनों को संक्रमित करते हैं।

जीवाणु कोशिकाओं के साथ बैक्टीरियोफेज की बातचीत एक जीवाणु कोशिका के साथ बैक्टीरियोफेज की बातचीत की प्रकृति के अनुसार, विषाणुजनित और समशीतोष्ण चरणों को प्रतिष्ठित किया जाता है। वायरल फेज केवल लाइटिक चक्र के माध्यम से संख्या में वृद्धि कर सकते हैं। एक सेल के साथ एक वायरल बैक्टीरियोफेज की बातचीत की प्रक्रिया में कई चरण होते हैं: सेल पर बैक्टीरियोफेज का सोखना, सेल में प्रवेश, फेज घटकों के बायोसिंथेसिस और उनकी असेंबली, और सेल से बैक्टीरियोफेज का बाहर निकलना। प्रारंभ में, बैक्टीरियोफेज जीवाणु कोशिका की सतह पर फेज-विशिष्ट रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं। फेज की पूंछ, इसके अंत में स्थित एंजाइमों (मुख्य रूप से लाइसोजाइम) की मदद से, स्थानीय रूप से कोशिका झिल्ली को घोलती है, सिकुड़ती है, और सिर में निहित डीएनए को कोशिका में इंजेक्ट किया जाता है, जबकि बैक्टीरियोफेज का प्रोटीन शेल बाहर रहता है। . इंजेक्ट किया गया डीएनए कोशिका चयापचय के पूर्ण पुनर्गठन का कारण बनता है: जीवाणु डीएनए, आरएनए और प्रोटीन का संश्लेषण बंद हो जाता है। बैक्टीरियोफेज डीएनए को अपने स्वयं के ट्रांसक्रिपटेस एंजाइम का उपयोग करके स्थानांतरित किया जाना शुरू होता है, जो बैक्टीरिया कोशिका में प्रवेश करने के बाद सक्रिय होता है। संश्लेषित पहले जल्दी, और फिर देर से और। आरएनए जो मेजबान कोशिका के राइबोसोम में प्रवेश करता है, जहां प्रारंभिक (डीएनए पोलीमरेज़, न्यूक्लियस) और देर से (कैप्सिड और टेल प्रोटीन, लाइसोजाइम, एटीपीस और ट्रांसक्रिपटेस एंजाइम) बैक्टीरियोफेज प्रोटीन संश्लेषित होते हैं। बैक्टीरियोफेज डीएनए प्रतिकृति एक अर्ध-रूढ़िवादी तंत्र के अनुसार होती है और इसे अपने स्वयं के डीएनए पोलीमरेज़ की भागीदारी के साथ किया जाता है। देर से प्रोटीन के संश्लेषण और डीएनए प्रतिकृति के पूरा होने के बाद, अंतिम प्रक्रिया होती है - फेज कणों की परिपक्वता या एक लिफाफा प्रोटीन के साथ फेज डीएनए का संयोजन और परिपक्व संक्रामक फेज कणों का निर्माण।

जीवन चक्रएक जीवाणु कोशिका के साथ बातचीत के प्रारंभिक चरणों में मध्यम और विषाणुजनित बैक्टीरियोफेज का एक ही चक्र होता है। फेज-विशिष्ट सेल रिसेप्टर्स पर बैक्टीरियोफेज सोखना। एक मेजबान सेल में एक फेज न्यूक्लिक एसिड का इंजेक्शन। फेज और बैक्टीरियल न्यूक्लिक एसिड की सह-प्रतिकृति। कोशिका विभाजन। इसके अलावा, बैक्टीरियोफेज दो मॉडलों के अनुसार विकसित हो सकता है: लाइसोजेनिक या लाइटिक तरीका। विभाजन के बाद शीतोष्ण बैक्टीरियोफेज प्रोफ़ेज़ (लाइसोजेनिक पाथवे) की स्थिति में होते हैं। विरल बैक्टीरियोफेज एक राजनीतिक मॉडल के अनुसार विकसित होते हैं: फेज का न्यूक्लिक एसिड इसके लिए जीवाणु के प्रोटीन-संश्लेषण तंत्र का उपयोग करके फेज एंजाइमों के संश्लेषण को निर्देशित करता है। फेज एक तरह से या किसी अन्य मेजबान के डीएनए और आरएनए को निष्क्रिय कर देता है, और फेज एंजाइम इसे पूरी तरह से तोड़ देते हैं; फेज आरएनए प्रोटीन संश्लेषण की सेलुलर मशीनरी को "वश में" करता है। फेज न्यूक्लिक एसिड नए लिफाफा प्रोटीन के संश्लेषण को दोहराता है और निर्देशित करता है। फेज न्यूक्लिक एसिड के चारों ओर प्रोटीन शेल (कैप्सिड) के स्वतःस्फूर्त स्व-संयोजन के परिणामस्वरूप नए फेज कण बनते हैं; फेज आरएनए के नियंत्रण में, लाइसोजाइम को संश्लेषित किया जाता है। कोशिका लसीका: कोशिका लाइसोजाइम के प्रभाव में फट जाती है; लगभग 200-1000 नए फेज जारी किए गए हैं; फेज अन्य बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं।

चिकित्सा में आवेदन बैक्टीरियोफेज के आवेदन के क्षेत्रों में से एक है एंटीबायोटिक चिकित्साएंटीबायोटिक्स लेने का विकल्प। उदाहरण के लिए, बैक्टीरियोफेज का उपयोग किया जाता है: स्ट्रेप्टोकोकल, स्टेफिलोकोकल, क्लेबसिएला, पेचिश और सिंचाई एलेंट, पायोबैक्टीरियोफेज, कोलाई, प्रोटीस और कोलीप्रोटस और अन्य। 13 रूस में पंजीकृत और लागू चिकित्सा तैयारीफेज पर आधारित है। वर्तमान में, उनका उपयोग जीवाणु संक्रमण के इलाज के लिए किया जाता है जो पारंपरिक एंटीबायोटिक उपचार के प्रति संवेदनशील नहीं हैं, खासकर जॉर्जिया गणराज्य में। आमतौर पर, बैक्टीरियोफेज का उपयोग एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में अधिक सफल होता है जहां पॉलीसेकेराइड के साथ लेपित जैविक झिल्ली होती है, जिसके माध्यम से एंटीबायोटिक्स आमतौर पर प्रवेश नहीं करते हैं। वर्तमान में चिकित्सीय उपयोगबैक्टीरियोफेज को पश्चिम में स्वीकृति नहीं मिली है, हालांकि फेज का उपयोग बैक्टीरिया को मारने के लिए किया जाता है जो फूड पॉइजनिंग का कारण बनते हैं, जैसे लिस्टेरिया। एक बड़े शहर की मात्रा में कई वर्षों के अनुभव में और ग्रामीण क्षेत्रपेचिश बैक्टीरियोफेज की असामान्य रूप से उच्च चिकित्सीय और रोगनिरोधी प्रभावकारिता साबित हुई है (पी। एम। लर्नर, 2010)। रूस में, चिकित्सीय चरण की तैयारी लंबे समय से की जाती है, एंटीबायोटिक दवाओं से पहले भी चरणों का इलाज किया जाता था। हाल के वर्षों में, पेचिश को रोकने के लिए क्रिम्सक और खाबरोवस्क में बाढ़ के बाद फेज का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

जीव विज्ञान में बैक्टीरियोफेज का उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग में वैक्टर के रूप में किया जाता है जो डीएनए खंडों को स्थानांतरित करते हैं; कुछ चरणों (ट्रांसडक्शन) के माध्यम से बैक्टीरिया के बीच जीन का प्राकृतिक स्थानांतरण भी संभव है। फेज वैक्टर आमतौर पर एक समशीतोष्ण बैक्टीरियोफेज के आधार पर बनाए जाते हैं जिसमें एक डबल-स्ट्रैंडेड रैखिक डीएनए अणु होता है। फेज की बायीं और दाहिनी भुजाओं में लिटिक चक्र (प्रतिकृति, प्रजनन) के लिए आवश्यक सभी जीन होते हैं। मध्य भागबैक्टीरियोफेज जीनोम (इसमें ऐसे जीन होते हैं जो लाइसोजेनी को नियंत्रित करते हैं, अर्थात जीवाणु कोशिका के डीएनए में इसका एकीकरण) इसके प्रजनन के लिए आवश्यक नहीं है और लगभग 25 हजार आधार जोड़े हैं। इस भाग को एक विदेशी डीएनए टुकड़े से बदला जा सकता है। इस तरह के संशोधित चरण लाइटिक चक्र से गुजरते हैं, लेकिन लाइसोजनी नहीं होती है। बैक्टीरियोफेज -आधारित वैक्टर का उपयोग यूकेरियोटिक डीएनए टुकड़ों (यानी, बड़े जीन) को 23 kb तक के आकार में क्लोन करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, बिना इन्सर्ट के फेज 38 केबीपी से कम हैं। या, इसके विपरीत, बहुत बड़े आवेषण के साथ - 52 केबी से अधिक। विकसित नहीं होते हैं और बैक्टीरिया को संक्रमित नहीं करते हैं। चूंकि बैक्टीरियोफेज प्रजनन केवल जीवित कोशिकाओं में ही संभव है, बैक्टीरियोफेज का उपयोग बैक्टीरिया की व्यवहार्यता निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इस दिशा में बहुत संभावनाएं हैं, क्योंकि विभिन्न जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं में मुख्य मुद्दों में से एक का उपयोग संस्कृतियों की व्यवहार्यता का निर्धारण है। सेल निलंबन के इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विश्लेषण की विधि का उपयोग करके, यह दिखाया गया था कि फेज-माइक्रोबियल सेल के बीच बातचीत के चरणों का अध्ययन करना संभव है।

और इसके लिए पशु चिकित्सा में भी: रोकथाम और उपचार जीवाणु रोगपक्षी और जानवर; आंखों के श्लेष्म झिल्ली, मौखिक गुहा के प्युलुलेंट-भड़काऊ रोगों का उपचार; जलन, घाव, सर्जिकल हस्तक्षेप में प्युलुलेंट-भड़काऊ जटिलताओं की रोकथाम; आनुवंशिक इंजीनियरिंग में: पारगमन के लिए - जीवाणुओं के बीच जीन का प्राकृतिक स्थानांतरण; वैक्टर के रूप में जो डीएनए के वर्गों को स्थानांतरित करते हैं; फेज का उपयोग करके, मेजबान डीएनए के जीनोम में निर्देशित परिवर्तनों का निर्माण करना संभव है; खाद्य उद्योग में: बड़ी मात्रा में, फेज युक्त एजेंट पहले से ही खाने के लिए तैयार मांस और पोल्ट्री उत्पादों का प्रसंस्करण कर रहे हैं; बैक्टीरियोफेज का उपयोग मांस, मुर्गी पालन, पनीर, पौधों के उत्पादों, आदि से खाद्य उत्पादों के उत्पादन में किया जाता है;

कृषि में: पौधों और फसलों को क्षय और जीवाणु रोगों से बचाने के लिए फेज तैयारियों का छिड़काव; पशुधन और कुक्कुट को संक्रमण और जीवाणु रोगों से बचाने के लिए; पर्यावरण सुरक्षा के लिए: बीजों और पौधों का जीवाणुरोधी उपचार; खाद्य प्रसंस्करण उद्यमों के परिसर की सफाई; कार्य स्थान और उपकरणों का स्वच्छताकरण; अस्पताल परिसर की रोकथाम; पर्यावरणीय गतिविधियों को अंजाम देना

इस प्रकार, आज बैक्टीरियोफेज मानव और पशु जीवन में बहुत लोकप्रिय हैं। उद्यमों में चिकित्सीय और रोगनिरोधी बैक्टीरियोफेज के विकास और उत्पादन के लिए कई प्राथमिकता वाले क्षेत्रों को रेखांकित किया गया है, जो नए उभरते वैश्विक रुझानों से संबंधित हैं। कई बीमारियों के इलाज के लिए नई दवाएं बनाई और पेश की जा रही हैं। बैक्टीरियोलॉजिस्ट, वायरोलॉजिस्ट, बायोकेमिस्ट, जेनेटिकिस्ट, बायोफिजिसिस्ट, मॉलिक्यूलर बायोलॉजिस्ट, प्रायोगिक ऑन्कोलॉजिस्ट, जेनेटिक इंजीनियरिंग और बायोटेक्नोलॉजी के विशेषज्ञ बैक्टीरियोफेज के अध्ययन और उपयोग में लगे हुए हैं।