Wie feiern Sie das Jahr des Phagen? Auch wenn Sie noch nie von diesen winzigen bakterientötenden Viren gehört haben, sind Sie ihnen auf jeden Fall begegnet. Auf dem Planeten gibt es Billionen von Bakteriophagen oder Phagen und ähnlichen Viren, und an vielen Orten sind sie sogar zahlreicher als die lokalen Bakterien.
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Phagen sind darauf spezialisiert, Bakterien zu infizieren und Gene auszutauschen, damit sie ihre Wirte zur Replikation verwenden können. In ihren verschiedenen Formen steuern Phagen letztendlich biologische Prozesse im Körper und über Ökosysteme hinweg. Jetzt, ein Jahrhundert nach ihrer Entdeckung, gibt es noch viel zu lernen über diese winzigen Kreaturen und ihre faszinierenden Möglichkeiten - wie man manipulierte Phagenviren entwirft, die selbst die drogenresistentesten bakteriellen Infektionen töten können.
Forest Rohwer von der San Diego State University, Mitautor von Life in Our Phage World, erklärt, warum er möchte, dass die Welt 2015 zum Jahr des Phagen erklärt:
Warum jetzt Phagen feiern?
Es ist nun 100 Jahre her, dass wir über diese Dinge wirklich Bescheid wissen. Je nachdem, von wem Sie genau sagen möchten, dass es sich um die ersten entdeckten Phagen handelt, war das erste konkrete Beispiel das Jahr 1915. [Der britische Bakteriologe Frederick W. Tort wird die Entdeckung im Allgemeinen zugeschrieben.] Ich würde sagen, dass es in den letzten zehn Jahren einen Aufschwung gegeben hat. Die Leute erkennen, dass diese Dinge wichtige Akteure in Ökosystemen, mikrobieller Diversifizierung und Gen-Sharing sind - überall. So können Sie sich wirklich engagieren und einen Beitrag auf diesem Gebiet leisten und einige neue, große und wichtige Dinge entdecken. Aus Sicht eines Biologen macht das viel Spaß.
Die Tatsache, dass sie so allgegenwärtig sind, ist fast ein wenig beunruhigend.
Ein Milliliter Meerwasser enthält etwa 10 Millionen Phagen und fast 100 Millionen davon ein Gramm Erde. Sie sind wirklich überall, in praktisch allem, was man sich vorstellen kann, und sie sind unglaublich vielfältig. Aber sie sind nur ein Teil des Systems. Sie sind für uns in den meisten Fällen völlig ungefährlich. Tatsächlich helfen sie uns wahrscheinlich größtenteils.
Welche Art von Dingen machen sie?
Nun, ein Zombie-Vergleich ist für ein Verhalten richtig. Phagen dringen ein und machen ihre DNA zu einem Teil der DNA von Bakterien, und das lässt Bakterien oft andere Dinge tun, als sie es sonst getan hätten. Ein guter Weg, um darüber nachzudenken, wie es funktioniert, ist die Vorstellung einer Symbiose über ein breites Spektrum, von Krankheitserregern bis hin zu Gegenseitigkeit. In einem solchen System sieht es so aus, als würden die Gene, die die lokalen Anpassungen vornehmen, durch Übertragung erworben. Im menschlichen Darm gibt es zum Beispiel eine Reihe von Bakterien, die mit Ihnen leben. Im Laufe des Lebens werden diese Bakterien jedoch Gene [von Phagen] erwerben, die entweder hilfreich, schädlich oder neutral für Sie sein können der Gastgeber.
Dieser DNA-Austausch kann also eine Vielzahl von Ergebnissen haben?
Recht. Das ist eigentlich der Bereich, in dem Phagen manchmal für Menschen schädlich sein können, wenn die Gene, die eine Krankheit verursachen, von einem Phagen übertragen werden. Viele Krankheitserreger existieren also nur, weil ein Bakterium, das normalerweise kein Krankheitserreger ist, über verschiedene Gene verfügt, die von einem Phagen hinzugefügt werden. Das wohl bekannteste Beispiel ist die Cholera, bei der sie genau wissen, wie der Phage diese Krankheit verursacht. Es kommt auch bei vielen E. coli- Stämmen vor, die eine Lebensmittelvergiftung verursachen.
Leben in unserer Phagenwelt
KaufenWas ist mit der hilfreichen Seite?
Wenn Sie über ein Korallenriff schauen, haben Sie im Grunde die gleichen Arten von Bakterien, die mit dem Riff assoziiert sind. Aber dann sieht man an verschiedenen Stellen, dass verschiedene Gene erworben wurden, die es Bakterien ermöglichen, sich an ihre lokalen Bedingungen anzupassen. Und in diesem Fall ist es eine gute Sache, die allgemeine Gesundheit des Riffs zu fördern. Die andere Seite tötet nur Bakterien, denn das ist ihr Lebensmittel. Das ist wirklich die andere Hauptsache, die sie machen.
Wie kann dieses bakterielle Attentat gegen Krankheiten wirken?
Das ist ein Gedanke seit 100 Jahren. Ursprünglich dachten die Leute, sie hätten eine Wunderwaffe gefunden, Mikroben, um Mikroben abzutöten. Aber dann haben wir angefangen, Antibiotika zu verwenden, und zum größten Teil verwenden wir diese auch heute noch. Die Orte, an denen sie häufig Phagentherapien durchführen, sind Russland oder Polen. Aber es gibt eine Art Bewegung, sie in der westlichen Welt wieder einzusetzen, zumal viele Bakterien gegen Antibiotika resistent geworden sind.
Warum ist ihr Potenzial zur Bekämpfung von Krankheiten so groß?
Es gibt einige Vorteile. Antibiotika töten im Grunde alle Bakterien oder einen großen Teil davon ab, und das wollen Sie in vielen Fällen nicht. Sie wollen nicht jedes Mal, wenn Sie diese Infektion haben, alle Bakterien in Ihrem Darm abtöten. Deshalb sind die Phagen so interessant: Sie zielen auf einen bestimmten Erregerstamm ab und jagen ihn. Außerdem wird ein Phage in wenigen Stunden zu einer Million. Ein Antibiotikum wird sich niemals verstärken, Sie müssen es immer wieder in Ihren Körper geben. Aber mit Phagen, wenn die Zielbakterien da sind, wird es mehr von diesen Dingen anziehen, die es töten, was Sie sich erhoffen. Und wenn die Zielbakterien verschwunden sind, sollten auch die Phagen, die sich davon ernähren, verschwunden sein.
Können wir Phagen künstlich herstellen, damit sie genau auf die schädlichen Bakterien abzielen, die wir suchen?
Ja. Ich denke, sie von den vielen verschiedenen Phagen in der Natur zu isolieren, hat eine etwas schmutzige Geschichte - manchmal funktioniert es, manchmal nicht - und unter regulatorischen Gesichtspunkten wird das immer ein wenig lückenhaft sein. Ich glaube, dass die Synthese der Weg ist, den wir gehen werden. Wir haben sie schon eine ganze Weile entwickelt, seit den 1970ern oder vielleicht sogar früher, und wir wissen einiges über sie. Sie können einfach ein bestimmtes Stück DNA entnehmen, es in ein Reagenzglas geben, das die Proteinteile enthält, aus denen ein Phage besteht, und daraus erhalten Sie einen lebensfähigen Phagen. Die DNA initiiert die Schaffung eines lebensfähigen Phagen, es ist also wirklich eine Art magische Nanomaschine.
Es klingt ideal, also was ist der Nachteil bei neuen Phagenbehandlungen?
Wir geben Hunderte Millionen Dollar für die Entwicklung eines Antibiotikums aus. Bisher gab es wirklich nicht die Art von Investition, die Sie benötigen würden, um Phagen so weit zu entwickeln, wie es die meisten von uns gerne tun würden. Wenn ich eine bakterielle Infektion habe, werde ich jetzt immer noch mit den Antibiotika gehen.
Wie viel müssen wir nach einem Jahrhundert Phagenstudium noch lernen?
Wir wissen viel über einige von ihnen, weil sie die Werkzeuge zur Entwicklung der Molekularbiologie waren, herausfanden, wie DNA funktioniert, und wirklich lernen, wie man Dinge auf molekularer Ebene untersucht. In diesem Fall wissen wir also viel. Wenn es darum geht, was in der Umwelt vor sich geht, wissen wir in sehr weiten Zügen, welche Art von Dingen sie tun, aber über die Besonderheiten dessen, was selbst im menschlichen Körper vor sich geht, wissen wir sehr wenig.
Ihre genetische Vielfalt, die größtenteils unbekannt ist, ist unglaublich. In den meisten Bereichen können wir sagen, dass wir nicht wissen, was ein bestimmtes Gen tut, aber zumindest haben wir es vorher gesehen. Mit Phagenmaterial können Sie in jede Umgebung gehen, die Sie auswählen möchten, und die meisten Gene, die sie tragen, vielleicht 80 Prozent. Wir wissen nicht nur nichts über diese Gene, sondern haben sie noch nie zuvor gesehen. Zu diesem Zeitpunkt ist es eine beginnende Wissenschaft, und es gibt ständig neue Entdeckungen. Es ist einer dieser Orte, die jeder besuchen kann, und Sie werden garantiert etwas Cooles finden.
