Khái niệm về thể thực khuẩn
Thể thực khuẩn, còn gọi là Bacteriophage hoặc phage, là bất kỳ nhóm virus nào lây nhiễm vi khuẩn.
Thể thực khuẩn được phát hiện độc lập bởi Frederick W. Twort ở Anh (1915) và Félix d’Hérelle ở Pháp (1917).
D’Hérelle đặt ra thuật ngữ thực khuẩn, có nghĩa là “kẻ ăn vi khuẩn” để mô tả khả năng diệt khuẩn của tác nhân. Thể thực khuẩn cũng lây nhiễm vào các sinh vật nhân sơ đơn bào được gọi là vi khuẩn cổ.
Đặc điểm chung của thể thực khuẩn
Có hàng nghìn loại thể thực khuẩn tồn tại, mỗi loại chỉ có thể lây nhiễm một loại hoặc một vài loại vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ.
Thể thực khuẩn được phân loại vào một số họ virus ; một số ví dụ bao gồm Inoviridae, Microviridae, Rudiviridae và Tectiviridae.
Giống như tất cả các loại virus, thể thực khuẩn là những sinh vật đơn giản bao gồm lõi vật chất di truyền (axit nucleic) được bao quanh bởi một lớp vỏ protein.
Axit nucleic có thể là ADN hoặc ARN và có thể là chuỗi kép hoặc chuỗi đơn.
Có ba dạng cấu trúc cơ bản của phage:
- đầu hai mươi mặt (20 mặt) có đuôi
- đầu hai mươi mặt không có đuôi
- dạng sợi
Cấu trúc của thể thực khuẩn
Mặc dù có nhiều loại thể thực khuẩn khác nhau tùy thuộc vào loại và nhóm vi khuẩn nhưng chúng có khả năng lây nhiễm, tuy nhiên, tất cả các thể thực khuẩn đều có chung một số đặc điểm hoặc tính chất chung. Một số đặc điểm hoặc tính chất của thể thực khuẩn là:
Giống như tất cả các loại virus khác, thể thực khuẩn cũng có đặc tính loài cao đối với tế bào chủ của chúng. Các thực khuẩn chỉ lây nhiễm một loài vi khuẩn hoặc thậm chí các chủng vi khuẩn cụ thể trong một loài.
Cấu trúc cơ bản của tất cả các thể thực khuẩn là giống nhau. Chúng bao gồm một lõi vật liệu hạt nhân được bao quanh bởi một lớp vỏ protein.
Thực khuẩn thể tồn tại ở ba dạng cấu trúc cơ bản; một đầu hai mươi mặt có đuôi, một đầu hai mươi mặt không có đuôi và dạng sợi.
Vật chất di truyền hoặc vật liệu hạt nhân của thực khuẩn thể có thể là ADN hoặc ARN, cả hai đều có thể là chuỗi kép hoặc chuỗi đơn.
Thể thực khuẩn là những ký sinh trùng nội bào bắt buộc, tồn tại tiềm ẩn bên ngoài tế bào chủ và cần có bộ máy tế bào chủ để tiến hành các hoạt động trao đổi chất của chúng.
Giống như vi khuẩn, thực khuẩn cũng được phân loại thành các bộ và họ khác nhau tùy thuộc vào hình thái và vật liệu di truyền của chúng. Một số họ thường được nghiên cứu bao gồm Inoviridae, Tectiviridae, Microviridae và Rudiviridae.
Các loại thể thực khuẩn
phage λ
Phage Lambda hay Coliphage λ là một thực khuẩn thể lây nhiễm các vi khuẩn thuộc các thành viên của loài vi khuẩn Escherichia coli (E. coli).
Thể thực khuẩn lambda ban đầu được Esther Lederberg phát hiện vào năm 1951 tại Mỹ trong quá trình nghiên cứu về E. coli dưới bức xạ tia cực tím. Nó thuộc họ Siphoviridae thuộc bộ Caudovirales, được xác định bởi sự thiếu vỏ bọc, đuôi không co rút và phân tử ADN sợi đôi tuyến tính.
Virus Lambda đã được nghiên cứu cho nhiều mục đích khác nhau để hiểu lối sống ly giải và sinh lý của các loại virus khác nhau và cũng là virus mẫu cho các nghiên cứu về virus.
Virus có vòng đời ôn hòa cho phép nó bước vào giai đoạn tiêu hủy hoặc cư trú trong bộ gen của vật chủ thông qua quá trình sinh lý.
Cấu trúc của hạt phage bao gồm đầu protein hoặc vỏ capsid, đuôi không co giãn và các sợi đuôi.
Bộ gen của virus hiện diện bên trong vỏ bọc của virus.
Đuôi không co rút của virus cho thấy virus không thể xâm nhập vào màng tế bào của vi khuẩn và phải dựa vào các con đường hiện có để xâm chiếm tế bào chủ.
Virus bao gồm 12-14 loại protein khác nhau, trong đó có hơn 1000 phân tử protein và một phân tử ADN duy nhất có trong đầu phage.
Phage T4
Virus T4 là một thể thực khuẩn lây nhiễm vào các thành viên của vi khuẩn Escherichia coli và do đó, còn được gọi là virus Escherichia T4.
Virus này là một trong bảy vi khuẩn Escherichia coliphage (tên T1-T7), được Delbruck và đồng nghiệp phát hiện vào năm 1944 như là mô hình để nghiên cứu các cơ chế khác nhau của cộng đồng thể thực khuẩn.
Thể thực khuẩn T4 thuộc bộ Caudovirales của họ thực khuẩn Myoviridae dựa trên sự hiện diện của đầu không có vỏ bọc và đuôi co rút.
Cấu trúc của thể thực khuẩn T4 bao gồm một protein capsid, được gọi là đầu, bao gồm một phân tử ADN sợi đôi tuyến tính.
Ở cuối đuôi là một cái đuôi co lại dài 925 Å và đường kính 520 Å được gắn vào một cổng đặc biệt ở gốc đầu.
Có sáu sợi đuôi ngắn nổi lên từ tấm đế có thể nhận biết các phân tử thụ thể trên bề mặt vật chủ.
Các virus thể thực khuẩn T-even nằm trong nhóm thể thực khuẩn được nghiên cứu phổ biến nhất, chúng cũng giống nhau ở nhiều yếu tố khác nhau.
Đây cũng là một trong những nhóm virus vi khuẩn lớn nhất và phức tạp nhất vì cấu tạo di truyền của chúng bao gồm khoảng 300 gen khác nhau.
Vòng đời của thể thực khuẩn
Trong quá trình lây nhiễm, một thể thực khuẩn gắn vào vi khuẩn và đưa vật chất di truyền của nó vào tế bào. Sau đó, một thể thực khuẩn thường đi theo một trong hai vòng đời là:
- Vòng đời ly giải (Lytic Cycle)
- Vòng đời sinh lý (Lysogenic Cycle)
Các phage tiêu thể tiếp quản bộ máy của tế bào để tạo ra các thành phần của phage. Sau đó, chúng phá hủy hoặc ly giải tế bào, giải phóng các hạt phage mới.
Các phage sinh lý kết hợp axit nucleic của chúng vào nhiễm sắc thể của tế bào chủ và sao chép với nó như một đơn vị mà không phá hủy tế bào.
Trong những điều kiện nhất định, các thể thực khuẩn tiềm tan có thể được tạo ra để tuân theo một chu trình ly giải.
Các vòng đời khác, bao gồm cả nhiễm trùng giả và nhiễm trùng mãn tính, cũng tồn tại.
Trong quá trình phát sinh giả, một thể thực khuẩn xâm nhập vào tế bào nhưng không tham gia vào cơ chế sao chép tế bào cũng như không tích hợp ổn định vào bộ gen của vật chủ.
Hiện tượng giả sinh xảy ra khi tế bào chủ gặp điều kiện phát triển không thuận lợi và dường như đóng một vai trò quan trọng trong sự sống sót của phage bằng cách cho phép bảo tồn bộ gen của phage cho đến khi điều kiện phát triển của vật chủ trở nên thuận lợi trở lại.
Trong nhiễm trùng mạn tính, các hạt thể thực khuẩn mới được sản xuất liên tục trong thời gian dài nhưng không có sự tiêu diệt tế bào rõ ràng.
Phân biệt vòng đời ly giải và vòng đời sinh lý:
| Vòng đời ly giải | Vòng đời sinh lý | |
| Định nghĩa | ly giải là một loại vòng đời của thể thực khuẩn trong đó ADN virus vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trôi nổi tự do và sao chép tách biệt với DNA vi khuẩn. | sinh lý là một loại vòng đời khác của thể thực khuẩn được xác định bằng cách kết hợp bộ gen của vi khuẩn vào bộ gen của vật chủ. |
| Tên gọi khác | Vòng đời ly giải còn được gọi là chu kỳ lây nhiễm hoặc chu kỳ độc lực. | Vòng đời sinh lý còn được gọi là chu kỳ ôn hòa hoặc chu kỳ không độc lực. |
| Vật chất di truyền | Trong chu trình ly giải, ADN của virus vẫn còn trong tế bào chất của tế bào chủ. | Trong chu trình sinh lý, ADN của virus được tích hợp vào nhiễm sắc thể của vật chủ. |
| Prophage | Không có prophage nào hiện diện trong chu trình ly giải. | chu trình sinh lý bao gồm 1 trạng thái prophage. |
| ADN của vật chủ | ADN của vật chủ bị phá hủy bởi nhiều protein khác nhau được mã hóa bởi ADN của virus. | ADN của vật chủ không bị ảnh hưởng bởi ADN của virus. |
| Sự nhân lên của virus | Quá trình sao chép ADN của virus xảy ra tách biệt với quá trình sao chép ADN của vật chủ. | Sự sao chép ADN của virus xảy ra cùng với sự sao chép ADN của vật chủ. |
| Cơ chế tế bào vật chủ | Cơ chế tế bào vật chủ bị ADN virus chiếm quyền điều khiển hoàn toàn. | Cơ chế tế bào vật chủ vẫn không bị ảnh hưởng. |
| Thời gian của vòng đời | Chu kỳ ly giải diễn ra ngay lập tức và được hoàn thành trong một khoảng thời gian ngắn. | Chu kỳ sinh lý cần nhiều thời gian hơn. |
| Chuyển tiếp | Chu trình ly giải không thể chuyển sang chu kỳ sinh lý. | Chu kỳ sinh lý có thể chuyển sang chu kỳ ly giải. |
| Sự nhiễm trùng | Vì chu kỳ là một chu kỳ lây nhiễm nên có thể quan sát thấy các triệu chứng nhiễm virus. | Sinh lý là một chu kỳ không lây nhiễm và không gây ra triệu chứng. |
| Dịch chuyển | ADN của virus không thể được chuyển từ tế bào chủ sang tế bào con trong chu kỳ tiêu hủy. | ADN của virus có thể được chuyển vào tế bào con trong chu kỳ sinh lý. |
| Tái tổ hợp di truyền | Chu trình ly giải không cho phép tái tổ hợp di truyền của nhiễm sắc thể vật chủ. | Chu trình sinh lý cho phép tái tổ hợp di truyền của nhiễm sắc thể vật chủ. |
| Sự ly giải tế bào vật chủ | Chu kỳ ly giải kết thúc bằng sự ly giải của tế bào vật chủ. | Chu trình sinh lý không dẫn đến sự phân giải tế bào vật chủ. |
Vai trò của thể thực khuẩn trong nghiên cứu
Phage đã đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Các phage đầu tiên được nghiên cứu là những phage được chỉ định từ loại 1 (T1) đến loại 7 (T7).
Các phage T-even, T2, T4 và T6, được sử dụng làm hệ thống mô hình để nghiên cứu quá trình nhân lên của virus.
Năm 1952, Alfred Day Hershey và Martha Chase đã sử dụng thể thực khuẩn T2 trong một thí nghiệm nổi tiếng trong đó họ chứng minh rằng chỉ cần axit nucleic của các phân tử thể thực khuẩn để sao chép chúng trong vi khuẩn. Kết quả thí nghiệm đã ủng hộ giả thuyết cho rằng ADN là vật chất di truyền.
Với công trình nghiên cứu về thực khuẩn, Hershey đã được trao giải Nobel về Sinh lý học và Y học năm 1969. Ông chia sẻ giải thưởng với các nhà sinh vật học Salvador Luria và Max Delbrück, người có thí nghiệm với thể thực khuẩn T1 vào năm 1943 (thử nghiệm biến động) cho thấy khả năng kháng thể thực khuẩn ở vi khuẩn là sản phẩm của đột biến tự phát chứ không phải là phản ứng trực tiếp với các yếu tố môi trường.
Một số phage nhất định như lambda, Mu và M13 được sử dụng trong công nghệ ADN tái tổ hợp.
Thể thực khuẩn ϕX174 là sinh vật đầu tiên xác định được toàn bộ trình tự nucleotide, một kỳ tích được thực hiện bởi Frederick Sanger và đồng nghiệp vào năm 1977.
Vào những năm 1980, nhà hóa sinh người Mỹ George P. Smith đã phát triển một công nghệ được gọi là sự hiển thị thể thực khuẩn (phage display), cho phép tạo ra các thể thực khuẩn được thiết kế protein.
Những protein như vậy được tạo ra bằng cách kết hợp các đoạn ADN ngoại lai hoặc được biến đổi gen vào gen phage III.
Gene III mã hóa một protein biểu hiện trên bề mặt virion của phage.
Do đó, các protein tổng hợp gen III được các phage hấp thụ sẽ xuất hiện trên bề mặt của các hạt virion. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các kháng thể được phát triển để nhận biết đoạn protein ngoại lai nhằm tinh chế nuôi cấy thể thực khuẩn dung hợp , từ đó khuếch đại một cách hiệu quả trình tự gen ngoại lai để nghiên cứu thêm.
Nhà hóa sinh người Anh Gregory P. Winter sau đó đã cải tiến công nghệ hiển thị thể thực khuẩn để phát triển các protein kháng thể của con người. Những protein như vậy có thể được sử dụng để điều trị bệnh ở người với ít nguy cơ gây ra phản ứng miễn dịch nguy hiểm hơn so với các kháng thể trị liệu trước đây có nguồn gốc từ động vật.
Adalimumab (Humira), được sử dụng để điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp, là kháng thể hoàn toàn đầu tiên của con người được tạo ra thông qua hiển thị thể thực khuẩn được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ phê duyệt (được phê duyệt năm 2002).
Vì những khám phá liên quan đến việc biểu hiện thể thực khuẩn, Smith và Winter đã được trao một phần Giải Nobel Hóa học năm 2018.
Ứng dụng của thể thực khuẩn
Thể thực khuẩn đã được coi là phương pháp trị liệu kháng khuẩn tiềm năng để điều trị các bệnh truyền nhiễm do vi khuẩn khác nhau ở người và động vật.
Ban đầu, ứng dụng lâm sàng của thực khuẩn chỉ giới hạn trong điều trị nhiễm trùng đường ruột cấp tính và nhiễm trùng da. Tuy nhiên, sau đó, việc áp dụng thực khuẩn trong thực hành phẫu thuật để điều trị các biến chứng nhiễm trùng ngứa đã được bắt đầu. Sau đây là một số ứng dụng của thực khuẩn ở các khu vực khác nhau.
Điều trị nhiễm khuẩn
Với sự gia tăng các trường hợp vi khuẩn kháng nhiều loại kháng sinh, tiềm năng sử dụng vi khuẩn để điều trị khả thi đã được khám phá.
Vì thể thực khuẩn chỉ lây nhiễm vi khuẩn và vô hại đối với con người, nên việc sử dụng các thể thực khuẩn đó vào người sẽ giúp tiêu diệt các vi khuẩn truyền nhiễm đó.
Ngoài ra, việc áp dụng thể thực khuẩn trên vết thương bỏng đã cho thấy làm giảm đáng kể nguy cơ nhiễm trùng và nhiễm trùng huyết.
Trong vệ sinh an toàn thực phẩm
Thể thực khuẩn được sử dụng để kiểm soát và loại bỏ các chất gây ô nhiễm vi khuẩn khỏi bề mặt thực phẩm và sự hư hỏng do thực phẩm gây ra.
Thể thực khuẩn có tính đặc hiệu cao, khiến chúng trở nên hấp dẫn trong việc vệ sinh thực phẩm ăn liền như sữa, rau và các sản phẩm thịt.
Nhiều thể thực khuẩn đã được thương mại hóa để sử dụng làm thuốc xịt khử trùng để khử trùng da gia súc trước khi giết mổ nhằm giảm ô nhiễm trong thịt.
Một số thực khuẩn cũng hữu ích như chất khử nhiễm bề mặt và môi trường vì chúng có thể khử trùng vết bẩn không gỉ hiệu quả như hợp chất amoni bậc bốn.
Trong nông nghiệp
Một số thể thực khuẩn đặc trưng cho vi khuẩn thực vật cũng đã được ứng dụng trong nông nghiệp.
Những phage này được sử dụng để điều trị và phòng ngừa các bệnh do vi khuẩn ở thực vật.
Việc sử dụng thực khuẩn thay thế cho kháng sinh sẽ ngăn chặn kháng sinh kết tụ trên bề mặt thực vật, sau đó có thể gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.
Liệu pháp thể thực khuẩn là gì?
Liệu pháp phage hoặc liệu pháp virus là việc sử dụng thể thực khuẩn để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn khác nhau.
Mặc dù khái niệm sử dụng virus vi khuẩn để điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn gần đây chỉ được coi là phương pháp thay thế cho kháng sinh, nhưng phương pháp này vẫn gây tranh cãi trong y học phương Tây.
Tuy nhiên, kiến thức hiện nay và ứng dụng của liệu pháp thể thực khuẩn đã tiến bộ vượt xa các phương pháp truyền thống.
Khái niệm về liệu pháp thể thực khuẩn (phage therapy) thực sự bắt đầu với phát hiện đầu tiên về thể thực khuẩn của Twort và d’Herelie vào năm 1917.
Theo thời gian, việc sử dụng liệu pháp thể thực khuẩn đã được tiếp tục đối với một loạt các mầm bệnh có ý nghĩa lâm sàng dựa trên các nghiên cứu gần đây sử dụng mô hình động vật.
Các thử nghiệm trên người về liệu pháp thể thực khuẩn đã bắt đầu cách đây gần một thế kỷ và hiện nay nó được sử dụng để điều trị các mầm bệnh vi khuẩn phổ biến như Staphylococcus aureus, Enterococcus, Proteus và Pseudomonas aeruginosa.
Các ứng dụng hiệu quả của liệu pháp thể thực khuẩn bao gồm từ điều trị phẫu thuật đến điều trị tiêu hóa, có thể vừa điều trị vừa phòng ngừa.
Mặc dù chưa có sản phẩm trị liệu thể thực khuẩn nào được phê duyệt để sử dụng lâm sàng ở người, nhưng các chế phẩm thể thực khuẩn thương mại đã được sử dụng làm tác nhân kiểm soát sinh học trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Các chế phẩm này được sử dụng để chống lại các mầm bệnh thực phẩm phổ biến như Salmonella, Campylobacter và Listeria monocytogenes.
Liệu pháp thể thực khuẩn thường được so sánh với kháng sinh, và người ta đã lưu ý rằng liệu pháp thể thực khuẩn có nhiều ưu điểm hơn so với kháng sinh.
Liệu pháp thể thực khuẩn có ít hoặc không có tác dụng phụ, và thể thực khuẩn thậm chí còn có hiệu quả chống lại quần thể vi khuẩn có trong màng sinh học.
Ngoài việc sử dụng các phage để chống nhiễm trùng do vi khuẩn, việc sử dụng các enzyme tiêu giải được mã hóa bởi phage cũng được tiến hành.
Những enzyme này có xu hướng tương tự như lysozyme – enzyme kháng khuẩn của sinh vật nhân chuẩn gây ra sự ly giải tế bào vi khuẩn.
Nguyên lý liệu pháp thể thực khuẩn
Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng liệu pháp thể thực khuẩn như một phương pháp khả thi để điều trị và ngăn ngừa nhiễm trùng do vi khuẩn là sử dụng thể thực khuẩn để tiêu diệt các tế bào vi khuẩn liên quan đến nhiễm trùng.
Ngoài ra, còn có các enzyme được mã hóa bằng phage khác nhau cũng có thể được sử dụng để gây ra sự phân giải tế bào vi khuẩn.
Nguyên lý của liệu pháp thể thực khuẩn có thể được giải thích theo hai cách khác nhau tùy thuộc vào việc sử dụng thể thực khuẩn (liệu pháp tích cực) hoặc enzyme mã hóa thể thực khuẩn.
Cách 1: Nguyên tắc trị liệu bằng thể thực khuẩn hoạt động
Việc sử dụng các thể thực khuẩn như một phương thức trị liệu bắt đầu bằng việc sử dụng các thể thực khuẩn. Các thể thực khuẩn đến máu (từ liều uống) trong vòng 2-4 giờ và chúng được tìm thấy trong các cơ quan nội tạng trong khoảng 10 giờ.
Hoạt động diệt khuẩn của các phage là kết quả của sự nhân lên của virus thông qua chu trình ly giải trong tế bào chủ.
Các nghiên cứu đã tiết lộ rằng không phải tất cả các thể thực khuẩn đều sao chép giống nhau và có thể có những khác biệt lớn trong chu kỳ sinh lý và sinh lý của các trang.
Sự phân giải vi khuẩn chủ thông qua chu trình ly giải là một quá trình phức tạp được thực hiện bởi một loạt các sự kiện liên quan đến một số gen cấu trúc và gen điều hòa.
Tuy nhiên, để xác định hiệu quả của các tác nhân, có những giá trị khác nhau cần được hiểu.
(a) Ngưỡng mật độ phổ biến
Sự phát triển của quần thể phage phụ thuộc vào mật độ của vi khuẩn.
Sự gia tăng quần thể phage cùng với sự gia tăng quần thể vi khuẩn xảy ra đến một điểm gọi là ngưỡng (threshold).
Ngưỡng xác định liệu xác suất của một phage tự do có thể gặp và lây nhiễm vào một tế bào vi khuẩn nhạy cảm có vượt quá xác suất của một phage bị mất khỏi hệ thống hay không.
Do đó, sự thành công của liệu pháp pha hoạt động không chỉ phụ thuộc vào loại thể thực khuẩn và vi khuẩn liên quan mà còn phụ thuộc vào mật độ vi khuẩn tại bất kỳ thời điểm nào.
(b) Thời gian tối ưu
Một điều khác cần xem xét trong liệu pháp thể thực khuẩn hoạt động là thời điểm sử dụng các thể thực khuẩn để chúng có tác dụng chống lại các loài vi khuẩn.
Việc cấy các phage nên được thực hiện tại một thời điểm cụ thể khi mật độ vi khuẩn đạt đến một giá trị cụ thể nằm trong giá trị ngưỡng cho các phage.
Thời gian này được gọi là thời gian tăng sinh (proliferation time), và do đó, việc cấy ghép các phage phải được thực hiện ở thời điểm gần với thời gian tăng sinh.
Cách 2: Nguyên lý enzyme mã hóa phage
Có hai loại phage lysin chính tham gia vào quá trình ly giải tế bào vi khuẩn.
Các protein này là protein xuyên màng và hydrolase thành tế bào peptidoglycan được gọi là endolysin.
Những protein này phối hợp với nhau trong việc kích hoạt quá trình ly giải tế bào vi khuẩn.
Protein xuyên màng hoạt động như một đồng hồ phân tử trong chu trình tan. Trong quá trình lắp ráp virus trong tế bào vi khuẩn, các phân tử enzyme tích tụ trong màng tế bào.
Khi chu trình ly giải tiếp tục, protein sẽ kích hoạt việc mở mặt tế bào chất của màng tế bào, do đó cho phép protein lysin tiếp cận và thủy phân thành tế bào.
Những protein này nhanh, mạnh và không có hoạt tính chống lại các tế bào nhân chuẩn, điều này làm tăng sự quan tâm đến việc sử dụng chúng làm tác nhân trị liệu.
Người ta đã chứng minh rằng việc sử dụng phage lysin và thuốc chống vi trùng có hiệu quả chống lại nhiều loại vi khuẩn hơn là chỉ sử dụng kháng sinh.
Ưu điểm của liệu pháp thể thực khuẩn
Vi khuẩn bị nhiễm bởi các phage tiêu hủy bắt buộc không có khả năng lấy lại khả năng sống sót của chúng.
Quần thể phage có thể tăng lên để đáp ứng với sự gia tăng mật độ vi khuẩn đến một điểm. Quá trình này được gọi là tự động định lượng.
Thể thực khuẩn vốn không độc hại vì chúng được tạo thành từ axit nucleic và protein. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, virus có thể tương tác với hệ thống miễn dịch; do đó, hầu hết các liệu pháp thể thực khuẩn đều sử dụng các chế phẩm thể thực khuẩn có độ tinh khiết cao.
Do tính đặc hiệu cao của vật chủ nên thể thực khuẩn chỉ lây nhiễm các chủng vi khuẩn cụ thể.
Điều này dẫn đến sự gián đoạn tối thiểu hoặc không ảnh hưởng đến hệ thực vật bình thường.
Phạm vi vật chủ hẹp của hầu hết các phage hạn chế số lượng loại vi khuẩn có thể dẫn đến cơ chế kháng phage.
Cơ chế tiêu hủy vi khuẩn bằng phage hoàn toàn khác với cơ chế tiêu hủy kháng sinh, điều này cho phép sử dụng phage để chống lại các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh.
Các thể thực khuẩn mới hoạt động chống lại nhiều vi khuẩn gây bệnh có thể dễ dàng được phát hiện từ nước thải và các chất thải khác.
Thể thực khuẩn là những tác nhân đa năng và do đó, có thể được sử dụng kết hợp với kháng sinh và cũng có thể chuyển đổi thành các dạng khác nhau như chất lỏng, kem hoặc chất rắn.
Các thể thực khuẩn có khả năng làm sạch màng sinh học của một số phage vi khuẩn do chúng có khả năng xâm nhập tích cực vào màng sinh học.
Hạn chế của liệu pháp thể thực khuẩn
Không phải tất cả các thể thực khuẩn đều tạo ra phương pháp trị liệu tốt và việc sử dụng các thể thực khuẩn ôn đới làm liệu pháp điều trị là có vấn đề vì nó có thể dẫn đến việc chuyển đổi vi khuẩn nhạy cảm với thể thực khuẩn thành vi khuẩn không nhạy cảm và mã hóa độc lực của vi khuẩn.
Vì các phage có tính đặc hiệu cao và chỉ lây nhiễm một số chủng vi khuẩn nên chúng có phạm vi vật chủ hẹp. Kết quả là, các thể thực khuẩn khác nhau được yêu cầu cho các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn khác nhau.
Vì thể thực khuẩn là tác nhân sinh học sống dựa trên protein nên có khả năng xảy ra sự tương tác giữa thể thực khuẩn và hệ thống miễn dịch của bệnh nhân.
Do sự đa dạng lớn của các thể thực khuẩn, rất khó để tạo ra một hỗn hợp thể thực khuẩn khi so sánh với việc thiết kế một phác đồ điều trị bằng kháng sinh kết hợp.
Phage thường bị công chúng hiểu sai là tương đương với virus gây bệnh cho con người, điều này hạn chế việc sử dụng chúng.
Những thách thức đối với thể thực khuẩn
Thể thực khuẩn là những hạt nhỏ rất khó nghiên cứu nếu không có kính hiển vi thích hợp và các thiết bị khác.
Việc sử dụng thực khuẩn bị hạn chế do nhận thức về thực khuẩn là virus ở người có thể dẫn đến nhiễm virus ở người.
Thông tin về hầu hết các thực khuẩn bị hạn chế do khó khăn trong phương pháp phân lập và xác định các loại virus đó.
Tài liệu tham khảo
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK493185/
- Casjens, Sherwood R, and Roger W Hendrix. “Bacteriophage lambda: Early pioneer and still relevant.” Virology vol. 479-480 (2015): 310-30. doi:10.1016/j.virol.2015.02.010
- Yap, Moh Lan, and Michael G Rossmann. “Structure and function of bacteriophage T4.” Future microbiology vol. 9,12 (2014): 1319-27. doi:10.2217/fmb.14.91
- Weigel C, Seitz H. Bacteriophage replication modules. FEMS Microbiol Rev. 2006 May;30(3):321-81. doi: 10.1111/j.1574-6976.2006.00015.x. PMID: 16594962
- Lin, Derek M et al. “Phage therapy: An alternative to antibiotics in the age of multi-drug resistance.” World journal of gastrointestinal pharmacology and therapeutics vol. 8,3 (2017): 162-173. doi:10.4292/wjgpt.v8.i3.162
- Brives, C., Pourraz, J. Phage therapy as a potential solution in the fight against AMR: obstacles and possible futures. Palgrave Commun 6, 100 (2020). https://doi.org/10.1057/s41599-020-0478-4
- Principi Nicola, Silvestri Ettore, Esposito Susanna. Advantages and Limitations of Bacteriophages for the Treatment of Bacterial Infections. Frontiers in Pharmacology. VOL 10. 2019. 513. DOI=10.3389/fphar.2019.00513