फेज का व्यावहारिक अनुप्रयोग। बैक्टीरियोफेज: आवेदन के आधुनिक पहलू, भविष्य के लिए संभावनाएं

वीरा साम्राज्य के प्रतिनिधियों के रूप में बैक्टीरियोफेज के विशिष्ट गुण। विषाणुजनित फेज, एक जीवाणु कोशिका के साथ अंतःक्रिया के चरण। प्रायोगिक उपयोगअक्तेरिओफगेस

विषाणुजनित फेज कारण उत्पादक संक्रमण, जिस पर एक जीवाणु कोशिका के फेज और लसीका का प्रजनन होता है।

एक माइक्रोबियल सेल के साथ एक विषाणुजनित फेज की बातचीत का तंत्र:

1. संवेदनशील कोशिकाओं पर फेज सोखना।बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में और फेज प्रक्रिया के तंतुओं के सिरों पर पूरक रिसेप्टर्स की उपस्थिति में होता है। सबसे पहले, फेज थ्रेड्स से जुड़ा होता है, और फिर केले की प्लेट के दांतों की मदद से सेल की दीवार से मजबूती से जुड़ा होता है।

2. जीवाणु कोशिका में फेज डीएनए का प्रवेश. लाइसोजाइम की मदद से, केले की प्लेट में स्थित, कोशिका भित्ति के एक भाग को हाइड्रोलाइज़ किया जाता है, प्रक्रिया की म्यान कम हो जाती है और कोशिका झिल्ली द्वारा आंतरिक छड़ को छेद दिया जाता है। फेज डीएनए अणु रॉड के चैनल के माध्यम से सेल में प्रवेश करता है।

3. इंट्रासेल्युलर फेज विकास. चरण डीएनए जीवाणु कोशिका में अनुवांशिक जानकारी लाता है। प्रजनन के लिए आवश्यक घटकों का जैवसंश्लेषण होता है। पर प्रारम्भिक चरण"शुरुआती प्रोटीन" को संश्लेषित किया जाता है - एंजाइम जो इसकी कई प्रतियां बनाने के लिए फेज डीएनए को दोहराते हैं। तब से सेलुलर राइबोसोमसंरचनात्मक "देर से प्रोटीन" बनते हैं

4. फेज मॉर्फोजेनेसिस. फेज परिपक्वता कोशिका के विभिन्न भागों में तीन स्वतंत्र शाखाओं के साथ होती है, जो एक अलग प्रक्रिया है। अलग-अलग, फेज सिर बनते हैं - डीएनए अणु के चारों ओर एक कैप्सिड बनाया जाता है। स्वतंत्र रूप से, प्रक्रिया का निर्माण किया जा रहा है। प्रक्रिया तंतुओं को अलग से संश्लेषित किया जाता है। फिर फेज के सभी घटक भागों को विरिअन्स बनाने के लिए जोड़ा जाता है।

5. जीवाणु कोशिका का लसीका और फेज का विमोचन। Lysozyme की क्रिया के तहत Lysis किया जाता है। नवोदित द्वारा बाहर निकलें।

बैक्टीरियोफेज की सख्त विशिष्टता उन्हें फेज टाइपिंग और बैक्टीरिया संस्कृतियों के भेदभाव के साथ-साथ बाहरी वातावरण में उनके संकेत के लिए उपयोग करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, जल निकायों में।

सूक्ष्मजीवविज्ञानी अभ्यास में बैक्टीरिया के फेज टाइपिंग की विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह न केवल अध्ययन के तहत संस्कृति की प्रजातियों की संबद्धता को निर्धारित करने की अनुमति देता है, बल्कि इसके फागोटाइप (फगोवर) को भी निर्धारित करता है। यह इस तथ्य के कारण है कि एक ही प्रजाति के बैक्टीरिया में रिसेप्टर्स होते हैं जो कड़ाई से परिभाषित फेज को सोख लेते हैं, जो तब उनके लसीका का कारण बनते हैं। इस तरह के विशिष्ट फेज के सेट का उपयोग संक्रामक रोगों के महामारी विज्ञान विश्लेषण के उद्देश्य से अध्ययन किए गए संस्कृतियों के फेज टाइपिंग को संभव बनाता है: (संक्रमण के स्रोत और इसके संचरण के तरीकों का निर्धारण)

द्वितीय। फेज का उपयोग संक्रामक रोगों की रोकथाम और उपचार के लिए किया जाता है:

ए) फेज प्रोफिलैक्सिस- निश्चित के विकास को रोकने की एक विधि जीवाण्विक संक्रमणएक विशिष्ट बैक्टीरियोफेज के अंतर्ग्रहण द्वारा। हैजा, पेचिश, टाइफाइड बुखार आदि को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।

बी) फेज थेरेपी एक विशिष्ट फेज को अंतर्ग्रहण करके बैक्टीरिया के संक्रमण का इलाज करने की एक विधि है।(टाइफाइड, साल्मोनेला, पेचिश, प्रोटियस, स्यूडोमोनास, स्टैफिलोकोकल, स्ट्रेप्टोकोकल, कोली-फेज और संयुक्त दवाएं। इनका उपयोग उपरोक्त सूक्ष्मजीवों के कारण होने वाले संक्रामक रोगों के उपचार में किया जाता है, साथ ही घाव और अवायवीय संक्रमणों के उपचार में भी किया जाता है।)

जीनोटाइपिक परिवर्तनशीलता

रोगजनकता -

आसंजन

आक्रमण

आक्रमण.

4. प्रोकैरियोट्स के आनुवंशिक तंत्र की संरचना। फेनोटाइपिक और जीनोटाइपिक परिवर्तनशीलता। बैक्टीरियल रोगजनन के आनुवंशिक आधार।

प्रोकैरियोट्स का आनुवंशिक उपकरण- एक परमाणु लिफ़ाफ़ा नहीं है और एक गोलाकार डीएनए अणु द्वारा दर्शाया गया है, जो एक गुणसूत्र है; साइटोप्लाज्म में स्थित, इसमें हिस्टोन प्रोटीन नहीं होता है। माइटोसिस में सक्षम नहीं

फेनोटाइपिक परिवर्तनशीलता -संशोधन (एक या अधिक लक्षणों में परिवर्तन) - जीनोटाइप को प्रभावित नहीं करता है। फेनोटाइपिक परिवर्तन पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव में होते हैं। संशोधन आबादी में अधिकांश व्यक्तियों को प्रभावित करते हैं। वे वंशानुगत नहीं होते हैं और समय के साथ फीके पड़ जाते हैं, यानी मूल फेनोटाइप में लौट आते हैं।

जीनोटाइपिक परिवर्तनशीलता- बैक्टीरिया के गुणों को बदलना, उनके जीनोटाइप को प्रभावित करना। यह विरासत में मिला है, यह दीर्घकालिक है। उत्परिवर्तन या आनुवंशिक विनिमय (परिवर्तन, संयुग्मन या पारगमन) के परिणामस्वरूप होता है

रोगजनकता -एक प्रजाति विशेषता जो विरासत में मिली है, एक सूक्ष्मजीव के जीनोम में तय की गई है, यानी यह एक जीनोटाइपिक विशेषता है जो एक सूक्ष्मजीव की संभावित क्षमता को एक मैक्रोऑर्गेनिज्म में प्रवेश करने और उसमें गुणा करने (इनवेसिवनेस) को दर्शाती है, एक जटिल कारण पैथोलॉजिकल प्रक्रियाएंजो बीमारी के दौरान होता है।

रोगजनक कारकों में सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं (आसंजन) से जुड़ने, उनकी सतह पर बसने (उपनिवेशीकरण), कोशिकाओं में घुसने (आक्रमण) और शरीर के रक्षा कारकों (आक्रामकता) का विरोध करने की क्षमता शामिल है।

उनमें से कुछ सीधे न्यूक्लियॉइड जीन (उदाहरण के लिए, कुछ प्रजातियों में कैप्सूल और एंजाइम) द्वारा एन्कोड किए जाते हैं। अन्य भाग आनुवंशिकता के एक्स्ट्राक्रोमोसोमल कारकों - प्लास्मिड और एपिसोड द्वारा एन्कोड किया गया है। प्लास्मिड जीन आमतौर पर उपकला के साथ रोगजनकों की बातचीत का निर्धारण करते हैं, जबकि क्रोमोसोमल जीन अंगों और ऊतकों में बाह्य रूप से बैक्टीरिया के अस्तित्व और प्रजनन को निर्धारित करते हैं।

आसंजनएक सूक्ष्मजीव को एक कोशिका से बाँधने के लिए जिम्मेदार संरचनाओं को चिपकने वाला कहा जाता है और वे इसकी सतह पर स्थित होते हैं। ग्राम-नकारात्मक जीवाणुओं में, पिली I और के कारण आसंजन होता है। सामान्य प्रकार. ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया में, एडहेसिन कोशिका भित्ति के प्रोटीन और टेकोइक एसिड होते हैं। अन्य सूक्ष्मजीवों में, यह कार्य कोशिकीय प्रणाली की विभिन्न संरचनाओं द्वारा किया जाता है: सतह प्रोटीन, लिपोपॉलेसेकेराइड, आदि।

आक्रमणएंजाइम hyaluronidase हयालूरोनिक एसिड को तोड़ता है, जो अंतरकोशिकीय पदार्थ का हिस्सा है, और इस प्रकार श्लेष्म झिल्ली और संयोजी ऊतक की पारगम्यता को बढ़ाता है। न्यूरोमिनिडेज़ न्यूरोमिनिक एसिड को तोड़ता है, जो श्लेष्म झिल्ली कोशिकाओं के सतही रिसेप्टर्स का हिस्सा है, जो ऊतकों में रोगज़नक़ों के प्रवेश में योगदान देता है।

आक्रमणआक्रामकता के कारकों में शामिल हैं: प्रोटीज - ​​एंजाइम जो इम्युनोग्लोबुलिन को नष्ट करते हैं; coagulase - एक एंजाइम जो रक्त प्लाज्मा को जमा देता है; फाइब्रिनोलिसिन - घुलने वाला फाइब्रिन थक्का; लेसिथिनेज़ - एक एंजाइम जो मांसपेशियों के तंतुओं, एरिथ्रोसाइट्स और अन्य कोशिकाओं की झिल्लियों के फॉस्फोलिपिड्स पर कार्य करता है .

फेज का व्यावहारिक अनुप्रयोग। बैक्टीरियोफेज का उपयोग बैक्टीरिया की इंट्रास्पेसिफिक पहचान के दौरान संक्रमण के प्रयोगशाला निदान में किया जाता है, यानी, फागोवर (फेज प्रकार) का निर्धारण। ऐसा करने के लिए, फेज टाइपिंग पद्धति का उपयोग किया जाता है, फेज की कार्रवाई की सख्त विशिष्टता के आधार पर: विभिन्न डायग्नोस्टिक प्रकार-विशिष्ट फेज की बूंदों को एक शुद्ध संस्कृति के "लॉन" के साथ घने पोषक माध्यम वाले कप पर लगाया जाता है। रोगज़नक़ का। एक जीवाणु का फेज फेज उस फेज के प्रकार से निर्धारित होता है जो इसके लसीका (एक बाँझ स्थान, "पट्टिका", या "नकारात्मक कॉलोनी", फेज का गठन) का कारण बनता है। फेज टाइपिंग तकनीक का उपयोग स्रोत और संक्रमण फैलाने के तरीकों (महामारी विज्ञान अंकन) की पहचान करने के लिए किया जाता है। विभिन्न रोगियों से एक ही फगोवर के जीवाणुओं का अलगाव उनके संक्रमण के एक सामान्य स्रोत को इंगित करता है।

फेज का उपयोग कई जीवाणु संक्रमणों के इलाज और रोकथाम के लिए भी किया जाता है। वे टाइफाइड, साल्मोनेला, पेचिश, स्यूडोमोनास, स्टेफिलोकोकल, स्ट्रेप्टोकोकल फेज और पैदा करते हैं। संयुक्त तैयारी(कोलिप्रोटिक, पायोबैक्टीरियोफेज, आदि)। बैक्टीरियोफेज को तरल, टैबलेट फॉर्म, सपोसिटरी या एरोसोल के रूप में मौखिक रूप से, माता-पिता या शीर्ष पर संकेत के अनुसार निर्धारित किया जाता है।

बैक्टीरियोफेज का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जेनेटिक इंजीनियरिंगऔर पुनः संयोजक डीएनए प्राप्त करने के लिए वैक्टर के रूप में जैव प्रौद्योगिकी।

अभ्यास में उपयोग की जाने वाली बैक्टीरियोफेज की तैयारी एक फेज द्वारा लीज किए गए संबंधित सूक्ष्म जीवों की शोरबा संस्कृति का एक छिद्र है, जिसमें जीवित फेज कण होते हैं, साथ ही उनके विश्लेषण के दौरान जीवाणु कोशिकाओं से निकलने वाले जीवाणु एंटीजन होते हैं। परिणामी तैयारी - एक तरल बैक्टीरियोफेज को अधिक या कम तीव्रता के पूरी तरह से पारदर्शी पीले तरल की तरह दिखना चाहिए।

चिकित्सीय और रोगनिरोधी उद्देश्यों के लिए, एसिड प्रतिरोधी कोटिंग के साथ गोलियों के रूप में फेज का उत्पादन किया जा सकता है। टैब्लेट वाला सूखा फेज भंडारण के दौरान अधिक स्थिर होता है और उपयोग करने में सुविधाजनक होता है। सूखे बैक्टीरियोफेज की एक गोली 20-25 मिली से मेल खाती है तरल तैयारी. सूखी और तरल तैयारी की शेल्फ लाइफ 1 वर्ष है। तरल बैक्टीरियोफेज को + 2 +10 C के तापमान पर संग्रहित किया जाना चाहिए, सूखा - +1 ° C से अधिक नहीं, लेकिन इसे नकारात्मक तापमान पर रेफ्रिजरेटर में संग्रहित किया जा सकता है।

मौखिक रूप से लिया गया बैक्टीरियोफेज 5-7 दिनों तक शरीर में रहता है। एक नियम के रूप में, बैक्टीरियोफेज लेने से कोई प्रतिक्रिया या जटिलता नहीं होती है। प्रवेश के लिए कोई मतभेद नहीं हैं। उनका उपयोग सिंचाई, कुल्ला, लोशन, टैम्पोन, इंजेक्शन के रूप में किया जाता है, और गुहाओं में भी इंजेक्ट किया जाता है - पेट, फुफ्फुस, आर्टिकुलर और मूत्राशय, रोगज़नक़ के स्थान पर निर्भर करता है।

डायग्नोस्टिक फेज ampoules में तरल और सूखे दोनों रूप में निर्मित होते हैं।काम शुरू करने से पहले, सूखे बैक्टीरियोफेज को पतला किया जाता है। यदि अनुमापांक, tr, DRT (वर्किंग टिटर खुराक) ampoules पर इंगित किया गया है, तो इसका उपयोग बैक्टीरिया की पहचान करने के लिए फेज लिजेबिलिटी टेस्ट (ओटो विधि) में किया जाता है, यदि फेज प्रकार इंगित किया गया है, तो फेज टाइपिंग के लिए - स्रोत का निर्धारण करने के लिए संक्रमण का।

एक तरल माध्यम में और एक घने माध्यम पर एक माइक्रोबियल कल्चर पर एक बैक्टीरियोफेज की क्रिया

ओटो की विधि (गिरती हुई बूंद)

अध्ययनाधीन फसल का सघन बुवाई लॉन बनाएं। बुवाई के 5-10 मिनट बाद, पोषक माध्यम की सूखी सतह पर एक तरल डायग्नोस्टिक फेज लगाया जाता है। डिश को थोड़ा झुकाया जाता है ताकि फेज की बूंद अगर की सतह पर फैल जाए। कप को थर्मोस्टेट में 18-24 घंटों के लिए रखा जाता है। परिणाम का हिसाब है कुल अनुपस्थितिफेज ड्रॉपलेट एप्लिकेशन के स्थल पर कल्चर ग्रोथ।

एक तरल पोषक माध्यम पर प्रयोग

अध्ययन किए गए कल्चर की बुवाई तरल माध्यम से दो परखनलियों में करें। एक डायग्नोस्टिक बैक्टीरियोफेज को लूप में एक टेस्ट ट्यूब ("ओ") में जोड़ा जाता है। एक टेस्ट ट्यूब में 18-20 घंटों के बाद जहां बैक्टीरियोफेज ("के") नहीं जोड़ा गया था, शोरबा का एक मजबूत बादल देखा गया है - बीज वाली संस्कृति बढ़ी है। परखनली में शोरबा, जहां बैक्टीरियोफेज जोड़ा गया था, इसके प्रभाव में संस्कृति के विश्लेषण के कारण पारदर्शी बना रहा।

बैक्टीरिया की फेज टाइपिंग

कार्रवाई के स्पेक्ट्रम के अनुसार, निम्नलिखित बैक्टीरियोफेज प्रतिष्ठित हैं: पॉलीवलेंट, लाइसिंग संबंधित प्रकार के बैक्टीरिया; एक निश्चित प्रकार के मोनोवालेंट, लिज़िंग बैक्टीरिया; ठेठ, लीजिंग अलग-अलग प्रकार के बैक्टीरिया (वेरिएंट)।

उदाहरण के लिए, रोगजनक स्टैफिलोकोकस के एक तनाव को कई प्रकार के फेजों द्वारा लाइस किया जा सकता है; इसलिए, सभी विशिष्ट फेज (24) और रोगजनक स्टेफिलोकोसी के उपभेदों को 4 समूहों में जोड़ा जाता है।

फेज टाइपिंग पद्धति है बडा महत्वमहामारी विज्ञान अनुसंधान के लिए, क्योंकि यह स्रोत और रोगजनकों के प्रसार के तरीकों की पहचान करने की अनुमति देता है। इस प्रयोजन के लिए, विशिष्ट नैदानिक ​​चरणों का उपयोग करके घने पोषक तत्व मीडिया पर रोग सामग्री से पृथक एक शुद्ध संस्कृति का फगोवर निर्धारित किया जाता है।

सूक्ष्मजीव संस्कृति का फगोवर उस प्रकार के फेज द्वारा निर्धारित किया जाता है जो इसके लसीका का कारण बनता है। विभिन्न विषयों से एक ही फगोवर के बैक्टीरिया का अलगाव संक्रमण के स्रोत को इंगित करता है।

फेज की तैयारी का उपयोग संक्रामक रोगों के उपचार और रोकथाम के साथ-साथ डायग्नोस्टिक्स में - सूक्ष्मजीवों की पहचान में फेज संवेदनशीलता और फेज टाइपिंग का निर्धारण करने के लिए किया जाता है। फेज की कार्रवाई उनकी सख्त विशिष्टता पर आधारित है। फेज का चिकित्सीय और रोगनिरोधी प्रभाव स्वयं फेज की लिटिक गतिविधि द्वारा निर्धारित किया जाता है, साथ ही फागोलिसेट्स में नष्ट माइक्रोबियल कोशिकाओं के घटकों (एंटीजन) के प्रतिरक्षण गुण, विशेष रूप से बार-बार उपयोग के मामले में। फेज की तैयारी प्राप्त करते समय, फेज के सिद्ध उत्पादन उपभेदों का उपयोग किया जाता है और तदनुसार, सूक्ष्मजीवों की विशिष्ट संस्कृतियों का उपयोग किया जाता है। एक तरल पोषक माध्यम में एक जीवाणु संस्कृति, जो प्रजनन के लॉगरिदमिक चरण में है, फेज मदर निलंबन से संक्रमित है।

फेज-लाइस्ड कल्चर (आमतौर पर अगले दिन) को बैक्टीरियल फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया जाता है और एक क्विनोसोल घोल को फेज युक्त फिल्ट्रेट में परिरक्षक के रूप में जोड़ा जाता है।
तैयार फेज की तैयारी है साफ़ तरल पीला रंग. लंबे समय तक भंडारण के लिए, कुछ फेज सूखे रूप में (गोलियों में) उपलब्ध हैं। आंतों के संक्रमण के उपचार और रोकथाम में, फेज का उपयोग सोडियम बाइकार्बोनेट के घोल के साथ एक साथ किया जाता है, क्योंकि पेट की अम्लीय सामग्री फेज को नष्ट कर देती है। फेज लंबे समय तक (5-7 दिन) शरीर में नहीं रहता है, इसलिए इसे फिर से लगाने की सलाह दी जाती है।

सोवियत संघ में, रोगों के उपचार और रोकथाम के लिए निम्नलिखित दवाओं का उत्पादन किया गया था: टाइफाइड, सल्मो-पेला, पेचिश, कोलीफेज, स्टेफिलोकोकल फेज और स्ट्रेप्टोकोकल। वर्तमान में, एंटीबायोटिक दवाओं के संयोजन में उपचार और रोकथाम के लिए फेज का उपयोग किया जाता है। इस एप्लिकेशन का बैक्टीरिया के एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी रूपों पर अधिक प्रभावी प्रभाव पड़ता है।

डायग्नोस्टिक बैक्टीरियोफेज का व्यापक रूप से रोगी या संक्रमित पर्यावरणीय वस्तुओं से पृथक बैक्टीरिया की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है। बैक्टीरियोफेज की मदद से, उनकी उच्च विशिष्टता के कारण, बैक्टीरिया के प्रकार और अधिक सटीकता के साथ, अलग-अलग प्रकार के पृथक बैक्टीरिया का निर्धारण करना संभव है। फेज डायग्नोस्टिक्स और जीनस साल्मोनेला, विब्रियो और स्टेफिलोकोसी के बैक्टीरिया के फेज टाइपिंग विकसित किए गए हैं। फेज टाइपिंग संक्रमण के स्रोत को स्थापित करने, महामारी विज्ञान संबंधों का अध्ययन करने और बीमारियों के छिटपुट और महामारी के मामलों के बीच अंतर करने में मदद करती है।
फेज डायग्नोस्टिक्स और फेज टाइपिंग संबंधित प्रजातियों या प्रकार के फेज के साथ एक पृथक सूक्ष्मजीव की संयुक्त खेती के सिद्धांत पर आधारित हैं। सकारात्मक परिणामप्रजातियों के फेज के साथ अध्ययन की गई संस्कृति के एक स्पष्ट उच्चारण की उपस्थिति, और फिर एक विशिष्ट फेज के साथ माना जाता है।

सेमी। ज़खरेंको, 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 को अंतर्निहित करते हैं, जिससे दोनों बैक्टीरियोफेज की अनंत विविधता की भविष्यवाणी करना संभव हो जाता है और संभव तरीकेउनके आवेदन। जैसे-जैसे बैक्टीरियोफेज संग्रह का विस्तार होता है, नए लक्ष्य रोगजनक निस्संदेह दिखाई देंगे, और उन रोगों की श्रेणी जिसमें फेज का उपयोग मोनोथेरेपी के रूप में और जटिल उपचार के हिस्से के रूप में किया जा सकता है, का विस्तार होगा।

हाँ, प्रयोग करें पॉलीवलेंट पायोबैक्टीरियोफेजसंक्रमित अग्नाशयी परिगलन (शिक्षाविद् ई.ए. वैगनर के नाम पर पर्म स्टेट मेडिकल एकेडमी) के उपचार में सेक्स्टाफेज ने होमियोस्टैसिस के मुख्य मापदंडों और रोगियों में अंगों और प्रणालियों के कार्यों को जल्दी से बहाल करना संभव बना दिया। पोस्टऑपरेटिव जटिलताओं और मौतों की संख्या में भी काफी कमी आई: मानक चिकित्सा प्राप्त करने वाले रोगियों के समूह में मृत्यु दर 100% थी, जबकि बीपी प्राप्त करने वाले मंडली में यह 16.6% थी।

बीएफ तैयारियों की हानिरहितता और प्रतिक्रियाशीलता के कारण, नवजात शिशुओं सहित बाल चिकित्सा अभ्यास में उनका उपयोग करना संभव है। निज़नी नोवगोरोड चिल्ड्रन्स 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 एरुजिनोसा के नोसोकोमियल संक्रमण की घटनाओं में 11 गुना कमी ने बीपी उपयोग की उच्च दक्षता दिखाई। डिस्बैक्टीरियोसिस और विकारों के उपचार के लिए बीएफ की तैयारी निर्धारित की जा सकती है पाचन तंत्रऔर म्यूकोसल उपनिवेशण को रोकने के लिए जठरांत्र पथअवसरवादी बैक्टीरिया। गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल परेशान के पहले लक्षणों की तत्काल राहत के लिए बीएफ की बहुघटक तैयारी आदर्श हैं।

आज तक, कंपनी ने कई योजना बनाई है प्राथमिकता वाले क्षेत्रचिकित्सीय और रोगनिरोधी बैक्टीरियोफेज का विकास और उत्पादन, जो नए उभरते वैश्विक रुझानों से संबंधित है। नई तैयारी बनाई जा रही है और पेश की जा रही है: बीएफ को सेररेशन और एंटरोबैक्टीरिया के खिलाफ विकसित किया गया है, हेलिकोबैक्टर पाइलोरी के खिलाफ फेज तैयार करने के लिए काम चल रहा है।

इन दवाओं का केवल एक निर्माता - NPO Microgen, विज्ञान और अभिनव विकास विभाग के उप प्रमुख अल्ला लोबास्तोवा 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 आदि हो सकते हैं। जीवन चक्रया मध्यम। एक ही रोगज़नक़ के विभिन्न उपभेदों में बैक्टीरियोफेज के लिए अलग-अलग संवेदनशीलता हो सकती है। अधिकांश विशेषज्ञ बैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी के तरल और टैबलेट खुराक रूपों के अस्तित्व के बारे में जानते हैं (सुना है, किसी ने इस्तेमाल किया है)। हालांकि, उनकी सीमा बहुत व्यापक है, जिसे बिना शर्त लाभ 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 पारंपरिक रूप से बैक्टीरिया की एक सीमित सीमित आबादी पर एक विशिष्ट प्रभाव शामिल है, एक सीमित समय का अस्तित्व (जब तक सूक्ष्मजीवों की लक्षित आबादी गायब नहीं हो जाती), इस तरह की अनुपस्थिति दुष्प्रभावके रूप में विषाक्त और एलर्जी, डिसबायोटिक प्रतिक्रियाएं आदि। इन दवाओं का उपयोग विभिन्न प्रकार से किया जा सकता है आयु के अनुसार समूहऔर गर्भावस्था के दौरान। बैक्टीरियोफेज स्वयं महत्वपूर्ण एलर्जी कारक 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 लेखकों ने बैक्टीरियोफेज पर विचार करने का प्रस्ताव दिया है सबसे अच्छा विकल्पएंटीबायोटिक्स। बैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी निर्माता के फेज संग्रह के आधार पर विशेष रूप से चयनित संयोजनों (विशेष रूप से बैक्टीरिया के संक्रमण के रोगजनकों के सबसे आम समूहों के खिलाफ पॉलीक्लोनल अत्यधिक विषाणुजनित जीवाणु वायरस का एक जटिल) का एक कॉकटेल है। ऊफ़ा, पर्म और निज़नी नोवगोरोड में संघीय राज्य एकात्मक उद्यम NPO Microgen की शाखाएँ ऐसी दवाओं के उत्पादन के लिए आधुनिक केंद्र हैं। अनुकूलित बनाने की क्षमता रोगजनक सूक्ष्मजीवबैक्टीरियोफेज की चिकित्सीय और रोगनिरोधी तैयारी तैयारी के इस समूह का एक और प्रमुख लाभ है। रोगाणुरोधी दवाओं के लिए जीवाणु प्रतिरोध की वृद्धि और आधुनिक संक्रामक रोगों के अक्सर होने वाले पॉलीटियोलॉजी को संयुक्त एंटीबायोटिक चिकित्सा (दो, तीन, और कभी-कभी अधिक) की आवश्यकता होती है। रोगाणुरोधी). चयन के लिए कुशल योजनाएंटीबायोटिक दवाओं के साथ चिकित्सा, दवा के लिए बैक्टीरिया की वास्तविक संवेदनशीलता के अलावा, इसे पर्याप्त रूप से ध्यान में रखना आवश्यक है बड़ी संख्याकारक। फेज थेरेपी के भी इस संबंध में कुछ फायदे हैं। एक ओर, बैक्टीरियोफेज के संयोजन का उपयोग एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत के साथ नहीं होता है और 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। वहीं दूसरी ओर बैक्टीरिया नहीं होते हैं सामान्य तंत्रएंटीबायोटिक दवाओं और फेज के प्रतिरोध, 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 आश्वस्त रूप से दिखाता है संयुक्त आवेदनलोहे के विरोधी और बैक्टीरियोफेज क्लेबसिएला न्यूमोनिया बायोफिल्म्स के गठन को बाधित कर सकते हैं। साथ ही, माइक्रोबियल आबादी की संख्या में उल्लेखनीय कमी और "युवा" कोशिकाओं की संख्या में कमी दोनों का उल्लेख किया गया है। और एक महत्वपूर्ण विशेषताबैक्टीरियोफेज की क्रिया ऐसी घटना है जैसे एपोप्टोसिस की प्रेरण। ई. कोलाई के कुछ उपभेदों में जीन होते हैं जो टी4 बैक्टीरियोफेज की शुरूआत के बाद कोशिका मृत्यु का कारण बनते हैं। इस प्रकार, टी 4 फेज के देर से जीन की अभिव्यक्ति के जवाब में, लिट जीन (एक प्रोटीज को एनकोड करता है जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए आवश्यक ईएफ-टू बढ़ाव कारक को नष्ट कर देता है) सभी सेलुलर प्रोटीन के संश्लेषण को अवरुद्ध करता है। PrrC जीन एक न्यूक्लियस को एनकोड करता है जो लाइसिन टीआरएनए को साफ करता है। T4 फेज stp जीन के उत्पाद द्वारा न्यूक्लियस को सक्रिय किया जाता है। T4 फेज-संक्रमित कोशिकाओं में, रेक्स जीन (फेज जीनोम से संबंधित और लाइसोजेनिक कोशिकाओं में व्यक्त) आयन चैनलों के गठन का कारण बनता है, जिससे कोशिकाओं द्वारा महत्वपूर्ण आयनों की हानि होती है और बाद में मृत्यु हो जाती है। T4 फेज स्वयं 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 के लिए पिछले साल कानई 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 फेज 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 संक्रमण के प्रकोप को खत्म करना संभव है।

पर मौखिक सेवनबैक्टीरियोफेज जल्दी से संक्रमण के स्थानीयकरण के केंद्र में पहुंच जाते हैं: जब मौखिक रूप से प्यूरुलेंट-इंफ्लेमेटरी बीमारियों वाले रोगियों द्वारा मौखिक रूप से लिया जाता है, तो एक घंटे के बाद, फेज रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, 1-1.5 घंटे के बाद ब्रोंकोपुलमोनरी एक्सयूडेट से और जले हुए घावों की सतह से, 2 के बाद पता चलता है। घंटे - मूत्र से, और दर्दनाक मस्तिष्क की चोट वाले रोगियों के मस्तिष्कमेरु द्रव से भी।

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 दोनों 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 दिखाई देंगे, और उन रोगों की श्रेणी जिसमें फेज का उपयोग मोनोथेरेपी के रूप में और जटिल उपचार के हिस्से के रूप में किया जा सकता है, का विस्तार होगा। एक आधुनिक पहल आगे भाग्यफेज थेरेपी उनकी कार्रवाई की उच्च विशिष्टता और फेज थेरेपी के सभी नियमों का सख्ती से पालन करने की आवश्यकता पर आधारित होनी चाहिए। एटियोट्रोपिक थेरेपी के किसी भी साधन के साथ बैक्टीरियोफेज की तुलना करना गलत है।

पिछली शताब्दी के मध्य में, जैविक विज्ञान ने जीवित प्रणालियों के कामकाज के लिए आणविक आधार स्थापित करके एक क्रांतिकारी कदम आगे बढ़ाया। पिछली शताब्दी की शुरुआत में खोजे गए बैक्टीरियोफेज ने सफल शोध में एक बड़ी भूमिका निभाई, जिसके कारण वंशानुगत अणुओं की रासायनिक प्रकृति का निर्धारण, आनुवंशिक कोड का डिकोडिंग और जीन हेरफेर प्रौद्योगिकियों का निर्माण हुआ। आज तक, इन बैक्टीरियल वायरस ने मनुष्यों के लिए उपयोगी कई "व्यवसायों" में महारत हासिल की 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 नैनोडेविस बनाने के आधार के रूप में भी।

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

एक फेज एक न्यूनतम आकार की प्राकृतिक संरचना है जिसमें एक सघन रूप से भरा हुआ आनुवंशिक कार्यक्रम (डीएनए या आरएनए) होता है, जिसमें कुछ भी अतिश्योक्तिपूर्ण नहीं होता है। यह कार्यक्रम एक प्रोटीन खोल में संलग्न है, जो जीवाणु कोशिका के अंदर इसकी डिलीवरी के लिए उपकरणों के न्यूनतम सेट से सुसज्जित है। बैक्टीरियोफेज स्वयं को पुन: उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, और इस अर्थ में उन्हें पूर्ण जीवित वस्तु नहीं माना जा सकता है। उनके जीन जीवाणु कोशिका में उपलब्ध बायोसिंथेटिक सिस्टम और संश्लेषण के लिए आवश्यक अणुओं के भंडार का उपयोग करके केवल बैक्टीरिया में काम करना शुरू करते हैं। हालांकि, इन वायरस के अनुवांशिक कार्यक्रम मूल रूप से अधिक जटिल जीवों के कार्यक्रमों से भिन्न नहीं होते हैं, इसलिए बैक्टीरियोफेज के प्रयोगों ने इसे स्थापित करना संभव बना दिया मौलिक सिद्धांतजीनोम की संरचना और संचालन।

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

रोगजनकों के खिलाफ लड़ने वाले

संक्रामक रोगों के उपचार के लिए बैक्टीरियोफेज का उपयोग करने के पहले प्रयास उनकी 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 में बैक्टीरियोफेज के सफल उपयोग की मौलिक संभावना दिखाई दी संक्रामक रोगगैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट, जेनिटोरिनरी सिस्टम, रोगियों की तीव्र प्यूरुलेंट-सेप्टिक स्थितियों में, सर्जिकल संक्रमण आदि के उपचार के लिए।

एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में, बैक्टीरियोफेज के कई फायदे हैं: वे साइड इफेक्ट का कारण नहीं बनते हैं, इसके अलावा, वे कुछ प्रकार के बैक्टीरिया के लिए कड़ाई से विशिष्ट होते 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: किसी रोगी का सफलतापूर्वक इलाज करने के लिए, संक्रामक एजेंट को ठीक से 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 एक साप्ताहिक सेवन आपको हेमोलाइजिंग एस्चेरिचिया कोलाई और अन्य रोगजनकों से छुटकारा पाने की अनुमति देता है। अवसरवादी बैक्टीरियाआंतों के डिस्बिओसिस का कारण बनता है।

बैक्टीरियोफेज न केवल लोगों के, बल्कि घरेलू और खेत के जानवरों के भी संक्रामक रोगों का इलाज करते हैं: गायों में मास्टिटिस, बछड़ों और सूअरों में कोलिबासिलोसिस 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 प्रभाव के कारण मुश्किल है प्राकृतिक कारक, जैसे धूप और बारिश, वायरस के लिए हानिकारक हैं।

फेज भोजन की सूक्ष्मजीवविज्ञानी सुरक्षा को बनाए रखने में एक बड़ी भूमिका निभा सकते हैं, क्योंकि खाद्य उद्योग में एंटीबायोटिक दवाओं और रासायनिक एजेंटों का उपयोग उत्पादों की पर्यावरण मित्रता के स्तर को कम करते हुए इस समस्या को हल नहीं करता है। समस्या की गंभीरता स्वयं आँकड़ों से स्पष्ट होती है: उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस में, साल्मोनेलोसिस के 40 हज़ार मामले सालाना दर्ज किए जाते हैं, जिनमें से 1% की मृत्यु हो जाती है। इस संक्रमण का प्रसार काफी हद तक विभिन्न प्रकार के पोल्ट्री के 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।

जी हां, एक अमेरिकी कंपनी इंट्रालिटिक्स Escherichia कोलाई द्वारा लिस्टेरियोसिस, साल्मोनेलोसिस और जीवाणु संदूषण से निपटने के लिए फेज की 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 जीवित तालाब मछली के परिवहन और बिक्री में बैक्टीरियोफेज के कॉकटेल का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है, न केवल पानी के जीवाणु संदूषण को कम करने के लिए, बल्कि स्वयं मछली के भी।

बैक्टीरियोफेज का एक स्पष्ट अनुप्रयोग है कीटाणुशोधन, अर्थात्, बैक्टीरिया का विनाश उन जगहों पर होता है जहाँ उन्हें नहीं होना चाहिए: अस्पतालों में, पर खाद्य उत्पादआदि। इस उद्देश्य के लिए, एक ब्रिटिश कंपनी फिक्स्ड फेजसतहों पर फेज की तैयारी को ठीक करने के लिए एक विधि विकसित की है, जो इसके संरक्षण को सुनिश्चित करती है जैविक गतिविधितीन साल तक फेज।

बैक्टीरियोफेज - आणविक जीव विज्ञान का "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. हर्शे और "पूर्व" भौतिक विज्ञानी, आणविक जीवविज्ञानी एम. डेलब्रुक ने एस्चेरिचिया कोलाई कोशिकाओं को एक साथ संक्रमित करते हुए विभिन्न फेज के बीच आनुवंशिक लक्षणों के आदान-प्रदान की सूचना दी। यह खोज, ऐसे समय में की गई जब जीन का भौतिक वाहक अभी तक ज्ञात नहीं था, इस बात की गवाही दी कि "पुनर्संयोजन" की घटना - आनुवंशिक लक्षणों का मिश्रण, न केवल उच्च जीवों की, बल्कि वायरस की भी विशेषता है। इस घटना की खोज ने बाद में प्रतिकृति के आणविक तंत्र का विस्तार से अध्ययन करना संभव बना दिया। बाद में, बैक्टीरियोफेज के प्रयोगों ने अनुवांशिक कार्यक्रमों की संरचना और संचालन के सिद्धांतों को स्थापित करना संभव बना दिया।

1952 में, ए. हर्शे और एम. चेस ने प्रायोगिक तौर पर साबित किया कि बैक्टीरियोफेज टी2 की वंशानुगत जानकारी प्रोटीन में नहीं, जैसा कि कई वैज्ञानिक मानते थे, लेकिन डीएनए अणुओं (हर्शी एंड चेस, 1952) में एन्कोडेड है। 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 फेज के साथ बैक्टीरिया के संक्रमण के बाद, यह पता चला कि संक्रमित कोशिका में केवल वायरल डीएनए का संचार होता है, जो वंशानुगत जानकारी के भंडारण और प्रसारण में इसकी भूमिका के प्रमाण के रूप में कार्य करता है।

उसी वर्ष, अमेरिकी आनुवंशिकीविद् डी. लेडरबर्ग और एन. जिंडलर ने साल्मोनेला और बैक्टीरियोफेज पी22 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 होने पर (जिंदर एंड लेडरबर्ग, 1952)। एक दाता जीवाणु से प्राप्तकर्ता जीवाणु में जीन स्थानांतरण की इस घटना को "पारगमन" कहा गया है। प्रयोग के परिणाम वंशानुगत जानकारी के प्रसारण में डीएनए की भूमिका की एक और पुष्टि बन गए।

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

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

सृष्टि 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 जीवाणु कोशिका में पेश करने की आवश्यकता है, और वहां प्रोटीन के संश्लेषण और नए फेज कणों की असेंबली के लिए आवश्यक सभी प्रक्रियाएं शुरू हो जाएंगी। 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 फेजों को मान्यता संरचनाओं के साथ प्रदान किया जाता है जो उन्हें लक्षित बैक्टीरिया से बांधते हैं। इसके अलावा, बैक्टीरिया के लिए जहरीले प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले जीन, जो चयापचय को बाधित करते हैं, अतिरिक्त रूप से वायरल जीनोम में डाले जाते हैं - ऐसे फेज बैक्टीरिया के लिए अधिक घातक होते हैं।

बैक्टीरिया में एंटीबायोटिक्स 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 अपक्षयता के कारण, उनके जीनों के अनुक्रमों को इस तरह से "सुधारित" किया जा सकता है, ताकि न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की संख्या को कम किया जा सके जो एंजाइमों के प्रति "संवेदनशील" हैं, जबकि एक साथ संरक्षण करते हैं। उनके कोडिंग गुण।

बैक्टीरिया को सभी बाहरी प्रभावों से बचाने का एक सार्वभौमिक तरीका - तथाकथित biofilms, 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 सिर दर्दडॉक्टर, 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 विशेष लाइटिक एंजाइम जीन एन्कोडिंग होता है जो बैक्टीरिया पॉलिमर को नष्ट कर देता है।

एंजाइम "बैक्टीरियोफेज से"

आणविक जीव विज्ञान और जेनेटिक इंजीनियरिंग में आज व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बड़ी संख्या में एंजाइम बैक्टीरियोफेज पर शोध के परिणामस्वरूप खोजे गए हैं।

ऐसा ही एक उदाहरण प्रतिबंध एंजाइम है, जीवाणुओं का एक समूह जो डीएनए को विभाजित करता है। 1950 के दशक की शुरुआत में वापस। यह पाया गया कि बैक्टीरिया के एक प्रकार की कोशिकाओं से अलग किए गए बैक्टीरियोफेज अक्सर निकट संबंधी तनाव में खराब प्रजनन करते हैं। इस घटना की खोज का मतलब था कि बैक्टीरिया में वायरस के प्रजनन को दबाने के लिए एक प्रणाली है (लूरिया एंड ह्यूमन, 1952)। नतीजतन, एक एंजाइमेटिक प्रतिबंध-संशोधन प्रणाली की खोज की गई, जिसकी मदद से बैक्टीरिया ने सेल 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 टुकड़े काट दें, जिससे अंततः पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी का विकास हुआ।

आण्विक जीवविज्ञान में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक अन्य एंजाइम बैक्टीरियोफेज टी 4 डीएनए लिगेज है, जो डबल-स्ट्रैंडेड 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 संस्करण सामने आए हैं।

प्रयोगशाला अभ्यास में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश आरएनए लिगैस, जो एकल-फंसे हुए आरएनए और डीएनए अणुओं को "सिलाई" करते हैं, बैक्टीरियोफेज से भी 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 "सिलाई" कर सकते हैं। इस तकनीक का उपयोग आरएनए की संरचना का विश्लेषण करने, आरएनए-प्रोटीन बाध्यकारी साइटों की खोज, ओलिगोन्यूक्लियोटाइड संश्लेषण आदि के लिए किया जाता है। हाल ही में, बैक्टीरियोफेज rm378 और TS2126 से पृथक थर्मोस्टेबल आरएनए लिगेज नियमित रूप से उपयोग किए जाने वाले एंजाइमों (नॉर्डबर्ग कार्लसन, एट अल।, 2010) के बीच दिखाई दिए हैं। ; हजोरलिफ्सडॉटिर, 2014)।

बैक्टीरियोफेज से, अत्यंत महत्वपूर्ण एंजाइमों, पोलीमरेज़ के कुछ अन्य समूह भी प्राप्त किए गए। उदाहरण के लिए, बहुत ही "सटीक" बैक्टीरियोफेज टी 7 डीएनए पोलीमरेज़, जिसने साइट-निर्देशित उत्परिवर्तन जैसे आणविक जीव विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पाया है, लेकिन मुख्य रूप से डीएनए की प्राथमिक संरचना को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

रासायनिक रूप से संशोधित T7 फेज डीएनए पोलीमरेज़ को रूप में प्रस्तावित किया गया है उत्तम साधनडीएनए अनुक्रमण के लिए 1987 की शुरुआत में (टाबोर एंड रिचर्डसन, 1987)। इस पोलीमरेज़ के संशोधन ने इसकी दक्षता को कई गुना बढ़ा दिया है: इस मामले में डीएनए पोलीमराइज़ेशन की दर प्रति सेकंड 300 से अधिक न्यूक्लियोटाइड्स तक पहुँचती है, इसलिए इसका उपयोग बड़े डीएनए अंशों को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। यह एंजाइम सीक्वेनेज़ का अग्रदूत बन गया, एक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर एंजाइम जो सेंगर प्रतिक्रिया में डीएनए अनुक्रमण के लिए अनुकूलित है। सीक्वेंस अलग है उच्च दक्षताऔर डीएनए अनुक्रम में न्यूक्लियोटाइड एनालॉग्स को शामिल करने की क्षमता जो अनुक्रमण परिणामों को बेहतर बनाने के लिए उपयोग की जाती 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 प्रतियां 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 एंटीसेन्स आरएनए ट्रांसक्रिप्ट, लेबल आरएनए जांच आदि के इन विट्रो संश्लेषण के लिए किया जाता है।

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

पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेस एक एटीपी अणु से फॉस्फेट समूह के हस्तांतरण को 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 पॉली न्यूक्लियोटाइड किनेज का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आमतौर पर फॉस्फोरस के रेडियोधर्मी आइसोटोप के साथ डीएनए को लेबल करने के प्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेज का उपयोग प्रतिबंध साइटों, डीएनए और आरएनए फिंगरप्रिंटिंग, डीएनए या आरएनए लिगैस के लिए सबस्ट्रेट्स के संश्लेषण के लिए भी किया जाता है।

आणविक जैविक प्रयोगों में, बैक्टीरियोफेज एंजाइम जैसे कि टी 4 फेज पॉलीन्यूक्लियोटाइड किनेज, आमतौर पर फास्फोरस, डीएनए और आरएनए फिंगरप्रिंटिंग, आदि के रेडियोधर्मी आइसोटोप के साथ डीएनए को लेबल करने के लिए उपयोग किया जाता है, साथ ही डीएनए को साफ करने वाले एंजाइम, जो एकल-फंसे प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। 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 कि बैक्टीरिया खुद फेज के खिलाफ इस्तेमाल करते हैं। इसके बारे मेंबैक्टीरियल CRISPR-Cas सिस्टम के बारे में, जो न्यूक्लियस एंजाइम का एक जटिल है जो डीएनए और आरएनए अनुक्रम को विभाजित करता है जो इस एंजाइम की क्रिया को वायरल जीनोम के एक विशिष्ट टुकड़े पर 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 इसे नष्ट कर देता है।

CRISPR-Cas सिस्टम के संचालन के तंत्र का पता लगाने के बाद, शोधकर्ताओं ने फेज को 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। "लक्ष्य" कई दवा प्रतिरोधों के लिए जिम्मेदार जीन हो सकता है। प्रयोगों को पूरी सफलता के साथ ताज पहनाया गया - ऐसे चरणों ने बड़ी दक्षता के साथ बैक्टीरिया को प्रभावित किया जिससे वे "ट्यून" हो गए।

फेज एंटीबायोटिक्स

चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए, फेज को सीधे उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है। विकास के लाखों वर्षों में, बैक्टीरियोफेज ने विशिष्ट प्रोटीनों 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 होनहार प्रोटीन एंडोलिसिन एंजाइम हैं, जो जीवाणु से बाहर निकलने पर कोशिका भित्ति को नष्ट करने के लिए फेज का उपयोग करते हैं। अपने आप में, ये पदार्थ शक्तिशाली होते हैं। जीवाणुरोधी एजेंट, मनुष्यों के लिए गैर विषैले। उनकी कार्रवाई की दक्षता और दिशा उनमें एड्रेसिंग संरचनाओं को बदलकर बढ़ाई जा सकती है - प्रोटीन जो विशेष रूप से कुछ बैक्टीरिया से जुड़ते हैं।

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

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

एक संशोधित एंडोलिसिन का एक उदाहरण जो कुछ बैक्टीरिया पर चुनिंदा रूप से कार्य करता है, कनाडाई कंपनी की दवा P128 है गंगा जेन इंक.. यह लाइसोस्टैफिन से जुड़ा एंडोलिसिन का एक जैविक रूप से सक्रिय टुकड़ा है, एक लक्षित प्रोटीन अणु जो स्टेफिलोकोकल कोशिकाओं की सतह से जुड़ता है। परिणामी काइमेरिक प्रोटीन में स्टैफिलोकोकस 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 सूक्ष्म जीवविज्ञानी 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 पेट्री डिश में ड्रॉपवाइज जोड़ा जाता है, जिसमें बैक्टीरिया कल्चर के साथ एक पोषक माध्यम होता है। यदि जीवाणु फेज के प्रति संवेदनशील हो जाता है, तो जीवाणु "लॉन" के इस स्थान पर एक "पट्टिका" बनती है - मारे गए और लाइस वाले जीवाणु कोशिकाओं के साथ एक पारदर्शी क्षेत्र।

लक्ष्य जीवाणुओं की उपस्थिति में फेजों के गुणन का विश्लेषण करके, बाद वाले की प्रचुरता को निर्धारित किया जा सकता है। चूंकि समाधान में फेज कणों की संख्या उसमें मौजूद बैक्टीरिया कोशिकाओं की संख्या के अनुपात में बढ़ जाएगी, इसलिए बैक्टीरिया की संख्या का अनुमान लगाने के लिए बैक्टीरियोफेज के टिटर को निर्धारित करना पर्याप्त है।

ऐसी विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया की विशिष्टता और संवेदनशीलता काफी अधिक है, और प्रक्रियाएं स्वयं करने के लिए सरल हैं और परिष्कृत उपकरण 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 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 और में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं कृषि.

अब, सूक्ष्मजीवों के विभिन्न प्रकारों की पहचान करने और उनकी मात्रा निर्धारित करने के लिए विशेष विधियों का उपयोग किया जाता है। संदर्भ प्रजातिफेज। बहुत तेजी से, लगभग वास्तविक समय में काम कर रहा है विश्लेषणात्मक प्रणालीआनुवंशिक रूप से संशोधित बैक्टीरियोफेज के आधार पर बनाया जा सकता है, 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 luciferase. जब आवश्यक सबस्ट्रेट्स को ऐसे माध्यम में जोड़ा जाता है, तो उसमें एक ल्यूमिनेसेंट सिग्नल दिखाई देगा, जिसका मूल्य नमूने में बैक्टीरिया की सामग्री से मेल खाता है। खतरनाक रोगजनकों का पता लगाने के लिए इस तरह के "लाइट-लेबल" फेज विकसित किए गए हैं - प्लेग के कारक एजेंट, बिसहरिया, तपेदिक, और पौधों के संक्रमण।

शायद, संशोधित फेज की मदद से, वैश्विक महत्व की लंबे समय से चली आ रही समस्या को हल करना भी संभव होगा - सस्ते और विकसित करने के लिए त्वरित तरीकेतपेदिक के प्रेरक एजेंटों का पता लगाना प्राथमिक अवस्थाबीमारी। यह कार्य बहुत कठिन है, क्योंकि माइकोबैक्टीरिया, तपेदिक पैदा कर रहा है, प्रयोगशाला स्थितियों में खेती करने पर बेहद धीमी वृद्धि की विशेषता है। इसलिए, रोग का निदान पारंपरिक तरीकेकई सप्ताह लग सकते हैं।

फेज तकनीक इस काम को आसान बनाती है। इसका सार यह है कि विश्लेषण किए गए रक्त के नमूनों में बैक्टीरियोफेज D29 जोड़ा जाता है, जो संक्रमित करने में सक्षम है विस्तृत श्रृंखलामाइकोबैक्टीरिया। बैक्टीरियोफेज तब अलग हो जाते हैं, और नमूना माइकोबैक्टीरिया की तेजी से बढ़ती गैर-रोगजनक संस्कृति के साथ मिश्रित होता है, जो इस बैक्टीरियोफेज के प्रति भी संवेदनशील होता है। यदि शुरू में फेज से संक्रमित रक्त में माइकोबैक्टीरिया 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 2-3 सप्ताह से 2-5 दिनों तक कम हो जाती है (स्विफ्ट एंड रीस, 2016)।

फेज प्रदर्शन

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 प्रदर्शन. 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 रखता है। ऐसा करने के लिए, संबंधित जीन को फेज जीनोम में पेश किया जाता है, जो सतह वायरल प्रोटीनों में से एक जीन एन्कोडिंग के साथ विलीन हो जाता 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 का पालन किया महत्वपूर्ण निष्कर्ष: सबसे पहले, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी का उपयोग करके, 10 6 -10 14 फेज कणों की आबादी बनाना संभव है, विविधता में विशाल, जिनमें से प्रत्येक अपनी सतह पर ले जाता है विभिन्न प्रकारप्रोटीन। ऐसी जनसंख्या कहलाती है कॉम्बिनेटरियल फेज लाइब्रेरी. दूसरे, एक आबादी से एक विशिष्ट फेज को अलग करके (उदाहरण के लिए, एक निश्चित प्रोटीन या कार्बनिक अणु को बाँधने की क्षमता होने पर), इस फेज का प्रचार किया जा सकता है जीवाणु कोशिकाएंऔर दिए गए गुणों के साथ असीमित संख्या में बच्चे प्राप्त करें।

फेज डिस्प्ले आज ऐसे प्रोटीन का उत्पादन करता है जो चिकित्सीय लक्ष्यों के लिए चुनिंदा रूप से बाध्य हो सकता है, जैसे कि M13 फेज की सतह पर उजागर होने वाले जो ट्यूमर कोशिकाओं को पहचान और बातचीत कर सकते हैं। फेज कण में इन प्रोटीनों की भूमिका न्यूक्लिक एसिड को "पैकेज" करना है; इसलिए, वे जीन थेरेपी दवाएं बनाने के लिए उपयुक्त 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 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 तकनीक - वांछित गुणों के साथ एंटीबॉडी के चयन के लिए, प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन का अध्ययन, व्यक्त पूरक डीएनए अंशों की स्क्रीनिंग और प्रोटीन के लक्षित संशोधन।

फेज डिस्प्ले का उपयोग करके, पहचान समूहों को सभी प्रकार की सतह वायरल प्रोटीनों के साथ-साथ बैक्टीरियोफेज बॉडी बनाने वाले मुख्य प्रोटीन में पेश करना संभव है। सतह के 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 एक प्रोटीन की नकल करता है खतरनाक वायरसया बैक्टीरिया, पहचानने योग्य प्रतिरक्षा तंत्र, तो ऐसा संशोधित बैक्टीरियोफेज एक टीका है जिसे आसानी से, जल्दी और सुरक्षित रूप से विकसित किया जा सकता है।

यदि बैक्टीरियोफेज के टर्मिनल सतह प्रोटीन को कैंसर कोशिकाओं को "संबोधित" किया जाता है, और रिपोर्टर समूह (उदाहरण के लिए, फ्लोरोसेंट या चुंबकीय) किसी अन्य सतह प्रोटीन से जुड़े होते हैं, तो ट्यूमर का पता लगाने के साधन प्राप्त होंगे। और अगर कण में एक साइटोटॉक्सिक दवा भी मिलाई जाती है (और आधुनिक बायोऑर्गेनिक 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-बाध्यकारी टुकड़े एफडी या एम13 फेज कणों की सतह पर स्थित होते हैं। मानव एंटीबॉडी पुस्तकालयों में विशेष रुचि है क्योंकि ऐसे एंटीबॉडी का उपयोग बिना किसी सीमा के चिकित्सा में किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, इस पद्धति का उपयोग करके निर्मित लगभग एक दर्जन चिकित्सीय एंटीबॉडी अकेले अमेरिकी दवा बाजार में बेचे गए हैं।

"औद्योगिक" चरण

फेज प्रदर्शन कार्यप्रणाली को भी काफी अप्रत्याशित अनुप्रयोग मिले हैं। आखिरकार, बैक्टीरियोफेज मुख्य रूप से एक निश्चित संरचना के नैनोसाइज्ड कण होते हैं, जिनकी सतह पर प्रोटीन स्थित होते हैं, जो कि फेज डिस्प्ले का उपयोग करके, विशेष रूप से वांछित अणुओं को बांधने के गुणों के साथ "प्रदान" किया जा सकता है। ऐसे नैनोकण खुलते हैं 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, इसलिए यह परिस्थिति एक ज्ञात सतह क्षेत्र और संरचना में छिद्रों के वांछित वितरण के साथ झरझरा नैनोसंरचना प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाती है। जैसा कि ज्ञात है, उत्प्रेरक सतह क्षेत्र इसकी दक्षता निर्धारित करने वाला महत्वपूर्ण पैरामीटर है। और बैक्टीरियोफेज की सतह पर धातुओं और उनके आक्साइड की सबसे पतली परत के निर्माण के लिए मौजूदा प्रौद्योगिकियां किसी दिए गए आयाम की अत्यंत 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 एक टेम्पलेट के रूप में बैक्टीरियोफेज एम13 का इस्तेमाल किया। परिणामी उत्प्रेरक नैनोपार्टिकल्स इथेनॉल को हाइड्रोजन में बदलने की सुविधा प्रदान करते हैं; इस प्रकार, यह उत्प्रेरक मौजूदा को अपग्रेड करने और नए हाइड्रोजन ईंधन सेल बनाने के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है। वायरस टेंपलेट पर तैयार किया गया उत्प्रेरक उच्च स्थिरता में समान संरचना वाले "पारंपरिक" उत्प्रेरक से भिन्न होता है, इसमें उम्र बढ़ने और सतह के निष्क्रिय होने का खतरा कम होता है (Nam et al. . , 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 बदलती है, ज्ञात एनालॉग्स की तुलना में विद्युत क्षेत्र में डेढ़ गुना तेजी से बदलाव का जवाब देने में सक्षम है। ऐसी सामग्री ऊर्जा-बचत करने वाली अल्ट्रा-थिन स्क्रीन डिवाइस बनाने के लिए आशाजनक हैं (Nam et al., 2012)।

मैसाचुसेट्स में प्रौद्योगिकी संस्थानबैक्टीरियोफेज बहुत शक्तिशाली और अत्यंत कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रिक बैटरी के उत्पादन का आधार बने। इसके लिए, जीवित, आनुवंशिक रूप से संशोधित M13 फेज का उपयोग किया गया, जो मनुष्यों के लिए हानिरहित हैं और सतह पर विभिन्न धातु आयनों को जोड़ने में सक्षम हैं। इन विषाणुओं के स्व-संयोजन के परिणामस्वरूप, एक दिए गए विन्यास की संरचनाएं प्राप्त हुईं, जो धातु के साथ लेपित होने पर काफी लंबे नैनोवायर बनते हैं, जो एनोड और कैथोड का आधार बन गए। जब एनोड सामग्री स्वयं बनाते हैं, तो कैथोड के लिए सोना और कोबाल्ट ऑक्साइड संलग्न करने में सक्षम एक वायरस का उपयोग किया जाता था - लौह फॉस्फेट और चांदी संलग्न करने में सक्षम। बाद वाले फेज 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 एम13, 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 नैनोटेक्नोलॉजी में भी नए अनुप्रयोग पा रहे हैं। उनका स्पष्ट व्यावहारिक परिणाम व्यक्तिगत चिकित्सा की एक नई शक्तिशाली दिशा का उदय होना चाहिए, साथ ही साथ 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 पहली सदी की तरह ही कई खोज लाएगी।

साहित्य
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