سید لفته فردزاده
4th August 2015, 08:17 AM
برای آنکه مفهوم فاژ درمانی را درک کنیم ، ابتدا باید بدانیم که فاژ ( باکتریوفاژ ) چیست . بطور کلی به ویروسهایی که به باکتریها حمله میکنند باکتریوفاژ می گویند . فاژهای لایتیک ، متابولیسم باکتری را مختل می کنند و باعث می شوند که باکتری لیز شود .
بنابراین ، فاژ درمانی ، استفاده ی درمانی از فاژهای لایتیک برای درمان عفونتهای ناشی از باکتریهای بیماریزا است .
فاژها ، دامنه ی میزبانی کمتری نسبت به آنتی بیوتیکهایی که برای کارهای درمانی به کار گرفته می شوند ، دارند . به این معنی که بیشتر فاژها ، آلوده کننده ی یک گونه ی باکتریایی خاص هستند و حتی بیشتر آنها تنها قادر به لیز کردن سویه های ویژه ای از یک گونه هستند .
چرخه ی زندگی فاژ لایتیک ، به صورت زیر می باشد :
1. فاژ به باکتری میزبان خاص خودش متصل می شود .
2. DNA خود را تزریق می کند .
3. در ژنوم باکتریایی اختلال ایجاد کرده و باکتری را می کشد .
4. از DNA باکتری و ماشین سنتز پروتئین آن ، برای ساخت قسمتهای مختلف خود استفاده می کند .
5. فاژهای جدید ساخته می شوند .
6. دیواره ی سلولی باکتری را لیز می کنند و صدها نسخه از فاژ ورودی ، به محیط زیست آزاد می شود .
کاربردهای باکتریوفاژ در بیوتکنولوژی :
1. تولید واکسن
2. ژن درمانی
3. تشخیص پاتوژنهای باکتریایی
4. کتابخانه ی غربالگری برای پپتیدها و آنتی بادیها
تاریخچه ی کشف باکتریوفاژها به سال 1923 باز می گردد . در آن سال ، پزشک کانادایی فرانسوی به نام Felix d'Herelle باکتریوفاژها را کشف کرد . او در حال بررسی اسهال خونی بود و در مدفوع بیمارانش یک میکروب خاص نامرئی را توصیف کرد که باکتری نبود و نوعی عامل بهبود دهنده به حساب می آمد . سپس یک میکروبیولوژیست روسی بنام Giorgi Eliava یک مؤسسه ی تحقیقاتی فاژ را در گرجستان تأسیس کرد .
تاریخچه ی فاژ درمانی
به گزارش CDC استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین ( MRSA ) نزدیک به 60% از عفونتهای بیمارستانی اورئوس را در سال 2001 دارا بود . اگرچه بیشتر MRSA ها ، هنوز هم با آنتی بیوتیکهای قوی درمان می شوند ، اما برخی از آنها می توانند نسبت به قویترین داروها نیز مقاوم باشند .
اورئوس تنها مشکل نیست . CDC تخمین زده است که در برخی مناطق ، 30% پنومونی ایجاد شده توسط استرپتوکوکوس پنومونیه ، به متی سیلین مقاوم هستند . ونکومایسین هم در اواخر 1988 شروع به شکست در مقبل برخی انتروکوکوس ها شامل فسیوم و فکالیس ، کرد .
مدت اندکی بعد از کشف باکتریوفاژ ، d'Herelle اثر درمانی آنها را روی مرغ و گاو و سپس روی انسان ، آزمایش کرد . سپس یک گروه در هند به مطالعه ی کاربردهای باکتریوفاژ در درمان وبا پرداختند .
دلایل متعددی وجود دارد که چرا آزمایشات اولیه در فاژ درمانی ناموفق بودند . مثلا بیولوژی فاژها بصورت کامل کشف نشده بود و ممکن بود یک فاژ اشتباه به کار گرفته شود . یک مشکل دیگر این بود که آماده سازی فاژها برای تجویز ، باعث می شود ویروسها آلوده شوند یا اینکه ویروسهای کافی مؤثر در جمعیت فاژی وجود نداشت . بعضی اوقات نیز به هنگام مطالعه ، با اشتباه فاژی را انتخاب می کردند که به فاژ مقاوم بود .
اگرچه به نظر می رسد که در حال حاضر فاژ درمانی ، یک راه حل مناسب برای درمان باکتری های مقاوم است ، اما مشکلاتی نیز وجود دارد . یک مشکل آن که بین محیط invivo و invitro تفاوتهای زیادی وجود دارد . محیط invivo پیچیده تر است و موانع بسیاری وجود دارد که یک فاژ باید از آنها عبور کند تا به باکتری هدف برسد . Weld و همکارانش در سال 2004
دریافتند که باکتریوفاژها ، یک چرخه ی رشد متفاوت و پیچیده در محیط invivo دارند . یک مشکل احتمالی دیگر این است که همانطور که باکتری ها می توانند به آنتی بیوتیک مقاوم شوند ، ممکن است بتوانند مقاومت هایی را نسبت به فاژها توسعه دهند . یک مشکل دیگر آن که طحال فعال شده و فاژها را قبل از این که فرصت رسیدن به هدف های باکتریایی خود را داشته باشند ، غیر فعال کند . تحویل به باکتری هدف فاژها برخلاف بسیاری از مولکول های آنتی بیوتیک ، قبلیت عبور از غشا را ندارند و بنابراین باید یک روش برای تحویل به سلول های هدف داشته باشند .Broxmeyer و همکارانش در سال 2002 ، اثر درمان ماکروفاژ آلوده به Mycobacterium avium با Mycobacterium smegmatis ، 48 ساعت پس از عفونت ، با وبدون فاژ لایتیک TM4 بر تعداد M. avium داخل سلولی را بررسی کردند و مشاهده کردند که عفونت به همراه M. smegmatis و فاژ TM4 ، منجر به کاهش 100 برابری M. avium درون سلولی می شود.
برخی از محققان ، حالت های مختلف تحویل را به عنوان passive وactive طبقه بندی می کنند . تحویل passive به وسیله ی دوز های زیادی از فاژها به دست می آید . تحویل active شامل این است که مطمئن شویم فاژها به اندازه ی کافی زنده می مانند که سلول های نسل بعد را تولید کنند که بعدا این سلول ها ، باکتری ها را از بین ببرند . تحویل active یک مزیت دارد و آن این است که می تواند طی یک دوره ی طولانی تر عمل کند .
اثر بخشی
در سال 2006 ، March و Clark ، پاهای دارای زخمهای وریدی آلوده به سودوموناس مقاوم به آنتی بیوتیک را به کمک باکتریوفاژها و در مدت 5 ماه درمان کردند . این کار ، یکی از موارد اثر بخشی فاژها را نشان داد .
مقایسه با آنتی بیوتیک ها
فاژها در مقایسه با آنتی بیوتیک ها مزایا و معایبی دارند .
مزایا عبارتند از :
1. فاژها داروهای هوشمندی هستند و زندگی آنها به وجود هدف های باکتریایی خود ، وابسته است و وقتی که همه ی باکتری ها را از بین ببرند ، خود فاژها نیز می میرند .
2. میزبان ویژه ی باکتریایی دارند و در نتیجه به میکروفلور طبیعی بدن ، آسیبی نمی رسانند .
3. احتمال ایجاد مقاومت در آن ها بسیار کم است و تقریبا وجود ندارد . در صورت بروز مقاومت نیز قابلیت دستکاری دارند و می توان مقاومت را از بین برد یا از فاژهای دیگر استفاده کرد .
4. نسبت به آنتی بیوتیک ها ارزان تر هستند .
5. تا کنون هیچ اثر جانبی در آن ها گزارش نشده است .
6. اجزایی از آن ها در صورت تخلیص ، می توانند به عنوان آنتی بیوتیک به کار گرفته شوند .
معایب آ نها عبارتند از :
1. ممکن است بدن در برابر آن ها واکنش نشان دهد . مثلا اگر به صورت دهانی استفاده شوند ، ممکن است اسید معده قبل از رسیدن به اهداف باکتریایی ، آن ها را از بین ببرد یا غیر فعال کند . اگر هم بصورت تزریقی استفاده شوند ، ممکن است توسط سیستم ایمنی بدن ، از بین بروند یا غیر فعال شوند .
2. باید به طور کامل تخلیص شوند که کار مشکلی است .
3. چون اختصاصی هستند ، باید باکتری هدف آن ها به طور کامل شناسایی شود و این کار وقت گیر است .
4. باکتریوفاژها ، اورگانیسمهای پیچیده ای هستند که می توانند ژنهای توکسین را بین باکتری ها منتقل کنند .
5. چون اورگانیسم های پیچیده ای هستند ، استفاده از آن ها سخت تر است .
بنابراین ، فاژ درمانی ، استفاده ی درمانی از فاژهای لایتیک برای درمان عفونتهای ناشی از باکتریهای بیماریزا است .
فاژها ، دامنه ی میزبانی کمتری نسبت به آنتی بیوتیکهایی که برای کارهای درمانی به کار گرفته می شوند ، دارند . به این معنی که بیشتر فاژها ، آلوده کننده ی یک گونه ی باکتریایی خاص هستند و حتی بیشتر آنها تنها قادر به لیز کردن سویه های ویژه ای از یک گونه هستند .
چرخه ی زندگی فاژ لایتیک ، به صورت زیر می باشد :
1. فاژ به باکتری میزبان خاص خودش متصل می شود .
2. DNA خود را تزریق می کند .
3. در ژنوم باکتریایی اختلال ایجاد کرده و باکتری را می کشد .
4. از DNA باکتری و ماشین سنتز پروتئین آن ، برای ساخت قسمتهای مختلف خود استفاده می کند .
5. فاژهای جدید ساخته می شوند .
6. دیواره ی سلولی باکتری را لیز می کنند و صدها نسخه از فاژ ورودی ، به محیط زیست آزاد می شود .
کاربردهای باکتریوفاژ در بیوتکنولوژی :
1. تولید واکسن
2. ژن درمانی
3. تشخیص پاتوژنهای باکتریایی
4. کتابخانه ی غربالگری برای پپتیدها و آنتی بادیها
تاریخچه ی کشف باکتریوفاژها به سال 1923 باز می گردد . در آن سال ، پزشک کانادایی فرانسوی به نام Felix d'Herelle باکتریوفاژها را کشف کرد . او در حال بررسی اسهال خونی بود و در مدفوع بیمارانش یک میکروب خاص نامرئی را توصیف کرد که باکتری نبود و نوعی عامل بهبود دهنده به حساب می آمد . سپس یک میکروبیولوژیست روسی بنام Giorgi Eliava یک مؤسسه ی تحقیقاتی فاژ را در گرجستان تأسیس کرد .
تاریخچه ی فاژ درمانی
به گزارش CDC استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین ( MRSA ) نزدیک به 60% از عفونتهای بیمارستانی اورئوس را در سال 2001 دارا بود . اگرچه بیشتر MRSA ها ، هنوز هم با آنتی بیوتیکهای قوی درمان می شوند ، اما برخی از آنها می توانند نسبت به قویترین داروها نیز مقاوم باشند .
اورئوس تنها مشکل نیست . CDC تخمین زده است که در برخی مناطق ، 30% پنومونی ایجاد شده توسط استرپتوکوکوس پنومونیه ، به متی سیلین مقاوم هستند . ونکومایسین هم در اواخر 1988 شروع به شکست در مقبل برخی انتروکوکوس ها شامل فسیوم و فکالیس ، کرد .
مدت اندکی بعد از کشف باکتریوفاژ ، d'Herelle اثر درمانی آنها را روی مرغ و گاو و سپس روی انسان ، آزمایش کرد . سپس یک گروه در هند به مطالعه ی کاربردهای باکتریوفاژ در درمان وبا پرداختند .
دلایل متعددی وجود دارد که چرا آزمایشات اولیه در فاژ درمانی ناموفق بودند . مثلا بیولوژی فاژها بصورت کامل کشف نشده بود و ممکن بود یک فاژ اشتباه به کار گرفته شود . یک مشکل دیگر این بود که آماده سازی فاژها برای تجویز ، باعث می شود ویروسها آلوده شوند یا اینکه ویروسهای کافی مؤثر در جمعیت فاژی وجود نداشت . بعضی اوقات نیز به هنگام مطالعه ، با اشتباه فاژی را انتخاب می کردند که به فاژ مقاوم بود .
اگرچه به نظر می رسد که در حال حاضر فاژ درمانی ، یک راه حل مناسب برای درمان باکتری های مقاوم است ، اما مشکلاتی نیز وجود دارد . یک مشکل آن که بین محیط invivo و invitro تفاوتهای زیادی وجود دارد . محیط invivo پیچیده تر است و موانع بسیاری وجود دارد که یک فاژ باید از آنها عبور کند تا به باکتری هدف برسد . Weld و همکارانش در سال 2004
دریافتند که باکتریوفاژها ، یک چرخه ی رشد متفاوت و پیچیده در محیط invivo دارند . یک مشکل احتمالی دیگر این است که همانطور که باکتری ها می توانند به آنتی بیوتیک مقاوم شوند ، ممکن است بتوانند مقاومت هایی را نسبت به فاژها توسعه دهند . یک مشکل دیگر آن که طحال فعال شده و فاژها را قبل از این که فرصت رسیدن به هدف های باکتریایی خود را داشته باشند ، غیر فعال کند . تحویل به باکتری هدف فاژها برخلاف بسیاری از مولکول های آنتی بیوتیک ، قبلیت عبور از غشا را ندارند و بنابراین باید یک روش برای تحویل به سلول های هدف داشته باشند .Broxmeyer و همکارانش در سال 2002 ، اثر درمان ماکروفاژ آلوده به Mycobacterium avium با Mycobacterium smegmatis ، 48 ساعت پس از عفونت ، با وبدون فاژ لایتیک TM4 بر تعداد M. avium داخل سلولی را بررسی کردند و مشاهده کردند که عفونت به همراه M. smegmatis و فاژ TM4 ، منجر به کاهش 100 برابری M. avium درون سلولی می شود.
برخی از محققان ، حالت های مختلف تحویل را به عنوان passive وactive طبقه بندی می کنند . تحویل passive به وسیله ی دوز های زیادی از فاژها به دست می آید . تحویل active شامل این است که مطمئن شویم فاژها به اندازه ی کافی زنده می مانند که سلول های نسل بعد را تولید کنند که بعدا این سلول ها ، باکتری ها را از بین ببرند . تحویل active یک مزیت دارد و آن این است که می تواند طی یک دوره ی طولانی تر عمل کند .
اثر بخشی
در سال 2006 ، March و Clark ، پاهای دارای زخمهای وریدی آلوده به سودوموناس مقاوم به آنتی بیوتیک را به کمک باکتریوفاژها و در مدت 5 ماه درمان کردند . این کار ، یکی از موارد اثر بخشی فاژها را نشان داد .
مقایسه با آنتی بیوتیک ها
فاژها در مقایسه با آنتی بیوتیک ها مزایا و معایبی دارند .
مزایا عبارتند از :
1. فاژها داروهای هوشمندی هستند و زندگی آنها به وجود هدف های باکتریایی خود ، وابسته است و وقتی که همه ی باکتری ها را از بین ببرند ، خود فاژها نیز می میرند .
2. میزبان ویژه ی باکتریایی دارند و در نتیجه به میکروفلور طبیعی بدن ، آسیبی نمی رسانند .
3. احتمال ایجاد مقاومت در آن ها بسیار کم است و تقریبا وجود ندارد . در صورت بروز مقاومت نیز قابلیت دستکاری دارند و می توان مقاومت را از بین برد یا از فاژهای دیگر استفاده کرد .
4. نسبت به آنتی بیوتیک ها ارزان تر هستند .
5. تا کنون هیچ اثر جانبی در آن ها گزارش نشده است .
6. اجزایی از آن ها در صورت تخلیص ، می توانند به عنوان آنتی بیوتیک به کار گرفته شوند .
معایب آ نها عبارتند از :
1. ممکن است بدن در برابر آن ها واکنش نشان دهد . مثلا اگر به صورت دهانی استفاده شوند ، ممکن است اسید معده قبل از رسیدن به اهداف باکتریایی ، آن ها را از بین ببرد یا غیر فعال کند . اگر هم بصورت تزریقی استفاده شوند ، ممکن است توسط سیستم ایمنی بدن ، از بین بروند یا غیر فعال شوند .
2. باید به طور کامل تخلیص شوند که کار مشکلی است .
3. چون اختصاصی هستند ، باید باکتری هدف آن ها به طور کامل شناسایی شود و این کار وقت گیر است .
4. باکتریوفاژها ، اورگانیسمهای پیچیده ای هستند که می توانند ژنهای توکسین را بین باکتری ها منتقل کنند .
5. چون اورگانیسم های پیچیده ای هستند ، استفاده از آن ها سخت تر است .