Labie vīrusi jeb bakteriofāgi

Parasti vārds vīruss vai baktērija cilvēkiem saistās ar kādu slimību, respektīvi, šiem vārdiem ir slikta reputācija. Lielākajai daļai vīrusu parasti ir patogēnas attiecības ar saviem saimniekiem - tie izraisa gan vieglas saaukstēšanās, gan smagas saslimšanas, piemēram, elpceļu infekcijas. Taču vīrusi, tāpat kā baktērijas, var būt gan noderīgi, gan svarīgi un labvēlīgi mikrobi cilvēka veselībai. Lasi rakstu un uzzini, kāda ir vīrusu loma mūsu organismā.

Ne visi vīrusi ir slikti. Daži, piemēram, spēj nogalināt baktērijas, bet citi, savukārt, cīnās pret smagākiem vīrusiem. Līdzīgi kā aizsargājošās baktērijas (probiotikas), cilvēka ķermenī ir arī vairāki aizsargājoši vīrusi. To mikrobioma daļu, kuru pārstāv vīrusi sauc par  viromu.

Arī agrā jaunībā dažādas vīrusu infekcijas izslimot ir svarīgi, lai attīstītos pareiza imūnsistēma. Turklāt mūsu imūnsistēmu nepārtraukti stimulē dažādi vīrusi zemās koncentrācijās, tādā veidā aizsargājot arī mūs no citām infekcijām. Piemēram, latenti (bez simptomiem) herpes vīrusi var palīdzēt cilvēka dabīgajām baltajām asins šūnām identificēt vēža šūnas vai šūnas, kas inficētas ar citiem patogēniem vīrusiem. Vīrusa infekcijas rezultātā baltie asinsķermenīši ražo antigēnus, kas izraisa imunitātes reakciju organismā, tādā veidā identificējot citas nelabvēlīgas šūnas, mikroorganismus vai citus “svešķermeņus”.

Viroms

Nesenā mūsu rakstā jau minējām, ka mikrobiomam ir svarīga loma mūsu veselībā un slimībās (rakstu vari lasīt šeit). Pētījumi šajā jomā ir gana sarežģīti, laikietilpīgi un izaicinoši, bet nesenā pagātnē mikrobioma pētniecību sarežģī vēl viens jauns izaicinājums - viroma loma mūsu veselībā.

Mūsu mikrobioms sastāv no dažāda veida mikroorganismiem. No tiem vīrusi tiek saukti par viromu un sēnītes, piemēram, par mikobiomu.  Zarnās mīt vislielākais vīrusu skaits, un zarnās esošais viroms arī ir visvairāk pētītais. Pietam, vīrusi nav šūnas, atšķirībā no baktērijām.

Zinātnieki viromu uzskata par lielāko un daudzveidīdāko mikrobioma daļu, kuru lielākoties pārstāv bakteriofāgi. Visur, kur ir baktērijas, ir bakteriofāgi. Un, par cik ir skaidrs, ka zarnās mītošās baktērijas spēlē lielu lomu mūsu veselības ietekmēšanā, var apgalvot, ka arī vīrusiem, kas inficē šīs baktērijas, ir būtiska nozīme.

Aizsargājošie fāgi - bakteriofāgi

Lielākā daļa vīrusu mūsu ķermenī ir vērsti pret baktērijām - tos sauc par bakteriofāgiem jeb vienkārši fāgiem. Fāgi ir izplatītākās dzīvības formas uz Zemes, tās faktiski ir visur. Daži saldūdens ūdeņi var saturēt līdz pat 10 miljardiem bakteriofāgu vienā mililitrā ūdens.

Bakteriofāgi atrodami gremošanas, elpošanas un reproduktīvo traktu gļotādā. Gļotāda ir tāda kā sava veida barjera, kas kavē baktēriju iekļūšanu šūnās un tālāk organismā. Gļotādā esošie fāgi ir daļa no mūsu dabiskās imūnsistēmas, palīdzot organismam aizsargāties no baktērijām.

Zarnās bakteriofāgi parasti eksistē kā profāgi. Šajā stadijā viņu ģenētiskais materiāls ir iekļauts baktērijas genomā, kas ražo bakteriofāgus, ja tiek aktivizēts. Šajā posmā tie nav kaitīgi baktērijām - tie eksistē simbiozē.

Noteiktos apstākļos bakteriofāgi var pāriet arī lītiskā fāga stadijā, kas iznīcina baktēriju kopienas, dodot "sliktajām" baktērijām nišu, kur vairoties, kas, savukārt, var novest pie baktēriju disbiozes - mikrobu disbalansa jeb novirzes no līdzsvara. Disbioze, savukārt, saistās ar daudzām iekaisīgām slimībām. Tomēr vēl nav vienota viedokļa par bakteriofāgu lomu šajos apstākļos.

Fāgus jau sen izmanto tādu slimību ārstēšanā, kā, piemēram, dizentērija, sepse, salmonella un ādas infekcijas. Fāgi, iespējams, varētu palīdzēt arī zāļu rezistentu infekciju ārstēšanā.

Pirms ārstēšanas uzsākšanas laboratorijā pārbauda fāgu reakciju uz infekciju izraisītājiem, visbiežāk, savācot audu paraugu no pacienta. Ārstēšanu pēc tam var veikt gan orālā veidā, gan liekot tieši uz brūcēm. Notiek klīniskie pētījumi arī par fāgu intravenozu ievadīšanu.

Gadiem ilgi pētnieki ir meklējuši iespēju izmantot šos bakteriofāgus kā alternatīvu antibiotikām, lai iznīcinātu baktērijas. Pagaidām metode netiek vēl pilnībā izmantota, bet, piemēram, nesen ASV Pārtikas un zāļu pārvalde apstiprināja bakteriofāgu aerosolu pārtikai, kas paredzēts, lai samazinātu slimības izraisošo baktēriju daudzumu gatavās maltītēs.

Vīrusi pētniecībā

Fāgu terapija tika pētīta jau kopš 1920. gada, un līdz brīdim, kad atklāja antibiotikas, fāgus izmantoja dažādu baktēriju infekciju ārstēšanai. Tomēr antibiotikas ieguva lielāku slavu, jo tās bija viegli ražot un tās nogalināja plašu baktēriju sugu spektru.

Tomēr, ņemot vērā mūsdienu tehnoloģiju attīstību un pieaugušos draudus par pret antibiotikām rezistentām baktērijām, interese par fāgu terapiju atjaunojas. Vēl viens fāgu terapiju atbalstošs faktors ir antibiotiku spēja nogalināt plašu spektru baktēriju, ieskaitot arī mūsu ķermenī mītošās labās baktērijas. Ar bakteriofāgiem ir iespējams mērķēt uz šauru baktēriju celmu klāstu,  neskarot citas.

Bioloģijas un ģenētikas jomā dažāda veida vīrusi jau sen tiek izmantoti pētījumos. To spēja "iemājot", jeb “ielīmēties” saimnieka genomā padarījusi šos vīrusus par labiem palīgiem gēnu terapijā. Pētniekiem nākotnes mērķis ir panākt, ka ar vīrusu injekcijām ir iespējams iekļūt cilvēka šūnās un mainīt tās ģenētisko materiālu, lai varētu palīdzēt dažādu smagu slimību pacientiem, piemēram, Parkinsona slimības un Smaga kombinēta imūndeficīta (SKID) gadījumā.

Idejas pamatā ir vīrusu izmantošana kā “pareizas” ģenētiskās informācijas piegādes sistēmu. Šīs sistēmas realizēšanai vīrusa paša “kaitīgo” ģenētisko materiālu “izgriež” un tā vietā “ielīmē” “pareizu” pacienta defektīvā gēna versiju, pēcāk, izmantojot vīrusa unikālās spējas iekļūt cilvēka šūnā, nogādāt šo “pareizo” ģenētiskā materiāla kopiju pacienta genomā. Realitātē šāda procedūra ir ļoti sarežģīta, ir grūti ne tikai nodrošināt un nogādāt pietiekamu “pareizā” gēna daudzumu pareizā vietā, bet arī pielietot metodi tā, lai tā neradītu nevēlamus blakus efektus. Pāvels Ostens no Ziemeļrietumu universitātes Čikāgā domā, ka šī metode gēnu terapijā kļūs par galveno ārstēšanas veidu dažiem smagiem smadzņu darbības traucējumiem, kuriem šobrīd ārstēšanas iespēju nav. Viņš arī norāda, ka vīrusi - pārnēsātāji tiek sadalīti līdz pamata elementiem, kas nepieciešami tieši “pareizo” gēnu piegādei, tādā veidā neradot nekādus riskus attiecībā uz sākotnējo slimību, ko varētu izraisīt dabīgs vīruss.

Baktērijas ir neticami mazas. Parasti to izmērs ir 0.4 - 10 mikrometri. Piemēram,  10 mikrometri ir tikai viena milimetra simtdaļa. Vīrusi ir vēl mazāki - tikai 0.02 - 0.4 mikrometri. Gan mazais izmērs, gan tas, ka, atšķirībā no baktērijām, vīrusiem nav neviena savā starpā kopīga gēna, pēc kura varētu viegli vīrusus atšķirt jeb klasificēt, viroma izpēti padara ļoti sarežģītu.