ბაქტერიოფაგები

ბაქტერიოფაგები
მეცნიერული კლასიფიკაცია
სამეფო:  ვირუსები
ლათინური სახელი
baqteriofages
სურათები ვიკისაწყობში

ფაგის მიერ გამოწვეული «მინისებრი» ლიზისი ციმბირის წყლულის ნაზარდზე

პასტერის ინსტიტუტი, პარიზი

ბაქტერიოფაგის სტრუქტურა

ბაქტერიოფაგები, ფაგები (ბერძ. φάγος — „შთანთქმა“) — ვირუსები, რომლებიც შერჩევით ანადგურებენ ბაქტერიულ უჯრედებს. ფაგები ვირუსების ყველაზე მრავალრიცხოვანი ჯგუფია. დღეისათვის შესწავლილია 100-მდე ბაქტერიული გვარის მიმართ სპეციფიკური 4000-მდე ბაქტერიოფაგის იზოლატი. მათგან ყველაზე სრულად შესწავლილია T4 ბაქტერიოფაგი. ხშირად ბაქტერიოფაგები ბაქტერიების შიგნით მრავლდება და მათ ლიზისს იწვევს.

ისტორია

• 1896: ერნესტ ჰანკინმა შენიშნა, რომ ინდოეთის მდინარეებს ანტიბაქტერიული თვისებები გააჩნდა
• 1898: რუსმა ბაქტერიოლოგმა ნიკოლაი გამალეამ შენიშნა, რომ ციმბირის წყლულის გამომწვევი ბაცილების ფილტრატი იწვევდა ციმბირის წყლულის გამომწვევი მიკროორგანზმების ახალი კულტურების ლიზისს.
• 1915: ინგლისელმა ბაქტერიოლოგმა ფრედერიკ ტუორტმა აღმოაჩინა სტაფილოკოკების კოლონიების «მინისებრი გარდაქმნა». ასეთი გარდაქმნილი კოლონიების შეტანა სტაფილოკოკის ახალ კულტურებში ანალოგიურ ფენომენის წარმოქნას. თავისი დაკვირვების შესახებ ფ. ტუორტი ჟურნალ ლანცეტში (J. Lancet, 1913) წერდა, რომ «მინისებრი გარდაქმნის» მიზეზი შესაძლებელია იყოს ფერმენტი ან ბაქტერიის დამაზიანებელი აგენტი ე.წ ბაქტერია-ვირუსი "bacteria virus".
• 1915: ქართველმა ბაქტერიოლოგმა გიორგი ელიავამ შენიშნა ქოლერის ვიბრიონის (Vibrio cholerae) კულტურებზე თვითლიზისის მოვლენა.
• 1917: ფელიქს დ'ჰერელმა, პარიზის პასტერის ინსტიტუტში მოღვაწე კანადელმა ბაქტერიოლოგმა , მეცნიერული ახსნა მოუძებნა სპონტანური ლიზისის ფენომენს. დიზენტერიით დაავადებული ადამიანებიდან გამოყოფილ შიგელებზე დაკვირვების საფუძველზე მან დაასკვნა, რომ ბაქტერიების ლიზისი განპირობებული იყო უჩინარი ანტიბაქტერიული აგენტით, რომელიც ბაქტერიის ვირუსი უნდა ყოფილიყო და მას ბაქტერიის მშთანთქმელი ანუ "ბაქტერიოფაგი" დაარქვა.
• 1923: გიორგი ელიავას თაოსნობით საქართველოში დაარსდა ბაქტერიოფაგების სამეცნიერო კვლევითი ინსტიტუტი.
• 1925: ოთხი პაციენტი ბუბონური დაავადებით წარმატებით განიკურნა.

მორფოლოგია

ბაქტერიოფაგების უმრავლესობა მორფოლოგიურად ჰგავს სპერმატოზოიდს ან თავკომბალას. მისი ძირითადი შემადგენელი ნაწილია კაფსიდი. ფაგის კაფსიდი ცილოვანი (პროტეინული) გარსითაა დაფარული და მის შიგნით მოთავსებულია გენეტიკური მასალა დნმ-ის ან რნმ-ის სახით. ფაგის კაფსიდი სიმეტრიული სტრუქტურაა და უმრავლეს შემთხვევაში მრავალწახნაგა იკოსაედრს წარმოადგენს. შესწავლილი ფაგების 95 % კუდისებრი სტრუქტურა აქვს, რომელიც აგებულია კუმშვადი ან არაკუმშვადი ცილებისაგან. კუდი ბოლოვდება ბაზალური მემბრანით, რომელზეც გამოზრდილია წვრილი ფიბრიები. ფიბრიები სამიზნე ბაქტერიული უჯრედის კედელზე მიმაგრების და ადჰეზიის ორგანოა. ფაგების დანარჩენი 5% სხვადასხვა ფორმისაა: ძაფისებრი, ლიმონის ფორმის ან პლეომორფული. პროტეინული გარსის გარდა ზოგიერთ სახეობას ლიპიდების შემცველი შალითა აქვს. ასეთი ფაგები განსაკუთრებით მგრძნობიარეა ქლოროფორმისა და ლიპიდების დამშლელი სხვა აგენტებისადმი.

კლასიფიკაცია

ვირუსების კლასიფიკაციის საერთაშორისო ცენტრის მონაცემებით ბაქტერიოფაგები იყოფა 13 ოჯახად, რომლებშიც გაერთიანებულია 31 გვარი.

ბაქტერიოფაგების კლასიფიკაცია
ვირუსების კლასიფიკაციის საერთაშორისო ცენტრის მიხედვით

რიგი	ოჯახი	მორფოლოგია	ნუკლეინის მჟავა
Caudovirales	Myoviridae	უშალითო, კუდი კუმშვადი	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Siphoviridae	უშალითო, კუდი გრძელი, არაკუმშვადი	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Podoviridae	უშალითო, კუდი მოკლე, არაკუმშვადი	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Tectiviridae	უშალითო, იზომეტრული	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Corticoviridae	უშალითო, იზომეტრული	დნმ ორძაფიანი, წრიული
	Lipothrixviridae	შალითით, ჩხირის ფორმის	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Plasmaviridae	შალითით, პლეომორფული	დნმ ორძაფიანი, წრიული
	Rudiviridae	უშალითო, ჩხირის ფორმის	დნმ ორძაფიანი, ხაზოვანი
	Fuselloviridae	უშალითო, ლიმონის ფორმის	დნმ ორძაფიანი, წრიული
	Inoviridae	უშალითო, ძაფისებრი	დნმ ერთძაფიანი, წრიული
	Microviridae	უშალითო, იზომეტრული	დნმ ერთძაფიანი, წრიული
	Leviviridae	უშალითო, იზომეტრული	რნმ ერთძაფიანი, ხაზოვანი
	Cystoviridae	შალითით, სფეროსებრი	რნმ სეგმენტირებული

გავრცელება

T1-კოლიფაგები ბაქტერიული უჯრედის გარშემო (Podoviridae), ელექტრო მიკროგრაფია

ბაქტერიოფაგები შეადგენენ ვირუსების ყველაზე მრავალრიცხოვან და გავრცელების ფართო არიალის მქონე ჯგუფს. გავრცელებულია ჰაერში, ნიადაგში, წყალში, განსაკუთრებით ჩამდინარე და საკანალიზაციო წყლებში, ასევე ცოცხალ ორგანზმების (ადამიანის, ცხოველების, მცენარეების) ზედაპირზე და საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში. ბაქტერიოფაგები გვხვდება ყველგან, სადაც შეიძლება იყოს ბაქტერიული პოპულაცია. გვხვდება მაღალ ტემპერატურულ გარემოში, გაყინულ არეებში, ანაერობულ სივრცეებში. მაგალითად, ფსიქროფილური ფაგები გვხვდება გაყინულ ხორცისა და თევზის პროდუქტებშიც. ბაქტერიოფაგები კარგად უძლებენ გამოშრობას, გაყინვას, ტემპერატურის ცვლილებას. ულტრაიისფერი და სხვა სპექტრის რადიაციები დაბალი დოზებით მათში იწვევს მუტაციებს.

ბაქტერიოფაგების მნიშვნელობა

ბაქტერიოფაგები სხვა მიკროორგანიზმებისაგან იმით გამოირჩევიან, რომ მარტივია მათი კულტივირება, ახასიათებთ გენერაციის ხანმოკლე პერიოდი, შთამომავლობის მრავლობითობა და შესაძლებელია ვრიონის ზუსტი რაოდენობის განსაზღვრა. ყოველივე ამან განაპირობა, ის რომ ბაქტერიოფაგი სამეცნიერო კვლევების ხელსაყრელ მოდელად იქცა.

ბაქტერიოფაგების კულტურებზე ექსპერიმენტებმა საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე მოლეკულური ბიოლოგიის განვითარებას. ბაქტერიოფაგი კარგი საექსპერიმენტო მასალაა გენეტიკური და იმუნოლოგიური კვლევებისათვის. განსაკუთრებით აღსანიშნავია გენების სტრუქტურის, მუტაციის მოლეკულური მექანიზმების, მუტაგენური ფაქტორების ზეგავლენის ხარისხისა და სიხშირის განსაზღვრის, გენეტიკური კოდის გაშიფვრის, გენური ტრანსმისიის შემსწავლელი ექსპერიმენტები.

ფაგოთერაპია

ბაქტერიოფაგების გამოყენების ერთ-ერთი სფერო ანტიბაქტერიული თერაპიაა, რომელიც ანტიბიოტიკების მიღების ალტერნატივაა. ფაგოთერაპია ალტერნატიულ მედიცინას მიეკუთვნება. ფაგოთერაპიის კლინიკური გამოყენება ხდებოდა ყოფილ საბჭოთა კავშირში, უპირატესად საბჭოთა არმიის ჯარისკაცებზე და ინტერნატებში მცხოვრებ ბავშვებზე, თუმცა კლინიკური მონაცემების შესახებ ლიტერატურა ძალიან მწირია. ბაქტერიოფაგები გამოიყენება სტრეპტოკოკური, სტაფილოკოკური, დიზენტერიული ინფექციების სამკურნალოდ. ბაქტერიოფაგის პრეპარატი შეიძლება იყოს: 1. მონოკომპონენტური ანუ ერთი ბაქტერიის მიმართ აქტიური ან 2. პოლივალენტური - რამდენიმე ბაქტერიის მიმართ აქტიური. პოლივალენტური პრეპარატებია: პიობაქტერიოფაგი, ინტესტიფაგი, სესფაგი და სხვა. ბაქტერიოფაგების დასახელებული პრეპარატების ფორმულები შემუშავდა ელიავას ინსტიტუტში, თბილისში., რომელიც ბაქტერიოფაგების გამოკვლევის პიონერია.

მაღალი მუტაციური ხასიათის გამო დასავლეთში ბაქტერიოფაგს სამკურნალოდ არ გამოიყენებენ. მონაცემები ფაგოთერაპიის კლინიკურ კვლევებზე სპორადიული და გადაუმოწმებელია.

ზარალის მომტანი ბაქტერიოფაგები

ბაქტერიოფაგები ზარალის მომტანია წარმოების ისეთი დარგებისათვის, რომლებიც ბაქტერიულ ფერმენტაციაზე ან ბაქტერიულ კულტურებზეა დამოკიდებული. ლუდის , რძის პროდუქტების, აგრეთვე პრობიოტიკებისა და ანტიბიოტიკების მწარმოებელ ფარმაცევტულ კომპანებში, ორგანული გამხსნელების მწარმოებელ ორგანიზაციებში ბაქტერიოფაგებით დაბინძურება აფერხებს საწარმოო პროცესს და პროდუქციის ხარისხს მნიშვნელოვნად აქვეითებს. ასეთ ორგანიზაციებში ბაქტერიოფაგებით დაბინძურების წინააღმდეგ მკაცრი კონტროლი ტარდება.

ლიტერატურა

• მეიფარიანი, ამირან: ბაქტერიოფაგები ინფექციის წინააღმდეგ ბრძოლაში - თბილისი : საქ. კპ ცკ-ის გამ-ბა, 1989
• Kutter,E and Sulakvelidze, Al.: Bacteriophages: Biology and Applications - CRC Press, USA 2004.

რესურსები ინტერნეტში

• ელიავას ბაქტერიოფაგების ინსტიტუტი დაარქივებული 2008-10-23 საიტზე Wayback Machine.