Бактериофаги, также известные как фаги, являются специализированными вирусами, которые инфицируют бактерии. Ключевой характеристикой фагов является их отличительная морфология «голова-хвост». Фаг начинает инфекционный процесс (т.е. литический цикл), прикрепляясь к внешней стороне бактериальной клетки. Присоединение осуществляется с помощью белков в хвосте фага, которые связываются с конкретными белками рецепторов на внешней поверхности бактерии. Хвост вводит геном ДНК фага в бактериальную цитоплазму. В цикле литической репликации фаг использует клеточный аппарат бактерии для производства белков, которые имеют решающее значение для репликации и распространения фага. Некоторые из этих белков заставляют клетку-хозяина впитывать воду и разрушаться или лизироваться после завершения репликации фага, высвобождая сотни фагов, которые могут инфицировать новые бактериальные клетки.

Фаговая терапия

С начала 20 века исследователи признали потенциальную ценность литических бактериофагов в борьбе с бактериальными инфекциями сельскохозяйственных культур, людей и сельскохозяйственных животных. Поскольку каждый тип фага может инфицировать и лизировать только определенные типы бактерий, фаги представляют собой высокоспецифичную форму антибактериального лечения. Это качество отличается от привычных антибиотиков, которые мы часто принимаем при бактериальных инфекциях, которые обычно представляют собой препараты широкого спектра действия, убивающие как патогенные, так и полезные бактерии. Широкое применение антибиотиков широкого спектра действия привело к развитию устойчивости бактерий ко всем классам этих препаратов, что сделало некогда излечимые инфекции потенциально смертельными. По мере того как все больше патогенных бактерий развивают устойчивость к антибиотикам, фаговая терапия узкого спектра может стать полезной альтернативой. Поскольку фаги очень специфичны в отношении бактерий, которые они заражают, развитие устойчивости к фагам также будет ограничено конкретным штаммом бактерий.

Однако необходимо преодолеть несколько препятствий, чтобы фаговая терапия стала жизнеспособной альтернативой антибиотикам. Например, высокая специфичность фагов также является недостатком, поскольку для каждого вида бактериального патогена или даже штамма бактерий внутри патогенного вида потребуются разные фаги. Поэтому было бы трудно производить фаги для многих различных бактериальных инфекций в больших масштабах. Кроме того, из-за специфичности фага необходимо либо знать конкретный бактериальный штамм, вызывающий инфекцию, либо использовать смесь из нескольких различных фагов при лечении и надеяться, что один из них соответствует патогенным бактериям. Несмотря на эти недостатки, фаговая терапия остается активной областью исследований.