FajlarIn Üremelerİ

Fajların, kendi konakçılarında veya duyarlı bakterilerde üremeleri ve enfeksiyon oluşturmaları başlıca 4 aşamada gerçekleştirilir. (Aşağıdaki animasyonda görebilirsiniz...)

1) Adsorbsiyon: Fajların bakteriye bağlanması,  

2) Penetrasyon: Fajın genetik materyalinin bakteriye transferi,  

3) Latent dönem: Fajların bakteri içinde üremesi ve olgunlaşması,  

4) Lizis ve dışarı çıkış: Olgun fajların lize olan bakteriden dışarı çıkışları.  

FAJLARIN NEDEN OLDUĞU İNFEKSİYON ÇEŞİTLERİ

Bir faj konakçı ya da duyarlı bakteride 3 çeşit infeksiyona neden olmaktadır. Bunlar;

1-Litik İnfeksiyonlar: Bazı virulent fajlar bakterilerin katı besiyerlerindeki kolonileri üzerinde üreyerek belli bir süre sonra şekli görünümü faj ve konakçının türüne göre değişmek üzere gözle görülebilecek plaklar (odaklar) meydana getirir. Bunlar fajların bakterilkeri parçalayarak oluşturdukları litik odaklardır. Litik  infeksiyonlar virulent fajın bakteriye girerek çoğalması ve onu  eriterek olgun fajların açığa çıkması şeklinde de tanımlanmaktadır. Bu plaklar ya da odaklar bir infeksiyöz faj partikülü tarafından oluşturulduğu gibi genellikle  bir infeksiyöz ünite yani plak oluşturan bir çok infeksiyöz faj partikülü tarafından oluşturlmaktadır. Plakların sayılması ile orijinal süspansiyondaki infeksiyöz üniteyi (PFU) hesaplamak mümkündür. Meydana gelen plaklar genellikle gözle görülebilecek büyüklüktedir. Fajlar sıvı ortamlarda üretilen bakterilerde de çoğalabilirler ve kültürde bir açılma berraklaşma oluşturlar.

2-Nonlitik İnfeksiyonlar: Bu tür infeksiyonlarda  fajlar hücre içinde üremesine ve dışarı çıkmasına rağmen konakçının beslenme ve çoğalmasında herhangi bir bozukluk gözlenmez. Bazı fajlar da konakçısının sitoplazmasında bulunur ancak bağımsız replikasyon karakterine sahip değildir. Ancak konakçısının her bölünmesinde faj da replike olur ve bir kopyasını kardeş hücreye aktarır. Bu tür fajlar konakçıda zararlı bir etki oluşturmaz ve persistent infeksiyon olarak tanımlanır.

3-Lizojenik İnfeksiyonlar (Latent  infeksiyonlar): Bazı fajlar konakçının içine girdikten sonra faj  DNA’sı konakçının genomu ile birleşir, onun devamı haline gelir ve ¨profaj¨ olarak adlandırılır. Genomun her replikasyonunda faj DNA’sı da replike olarak kardeş hücreye transfer edilir. Bu olaya lizojeni ve DNA’sında profaj taşıyan bakteriye de lizojenik bakteri adı verilir. Lizojeni sırasında az sayıda viral gen eksprese edilir ve bazı bakteriler bu şekilde patojenite ve virulans kazanır. Örneğin difteri hastalığına yol açan bakteri lizojenik bir bakteridir ve salgıladığı toksin bu hastalığa yol açar bu bakteri profajdan kurtulursa hastalık yapma yeteneğini kaybeder.

FAJLARLA İLGİLİ DİĞER ÖNEMLİ KONULAR

1-FAJ REKOMBİNASYONU: Genetik özellikleri birbirinden biraz  ayrı akraba  iki faj suşu bir bakteriyi infekte ederse (koinfeksiyon) bu fajların genomları arasında bakteri hücresi içinde rekombinasyon oluşabilir ve değişik karakterde yeni fajlar (mutant) meydana gelebilir. Bu durum agar üzerinde ayrı özellikte odakların ortaya çıkmasına neden olur. Bu özellikten faydalanılarak fajların genetik haritaları çıkarılabilir.

2-FAJ ÜREMESİNİN KISITLANMASI: Bakterilerde faj üremesini etkileyen bazı proteinler sentezlenir. Bunlara represör proteinler adı verilir. Bu proteinler aynı zamanda lizojeni oluşmasında rol oynadıgı gibi hemde konak bakterinin aynı fajla süper infeksiyonuna da mani olur.

3-FAJ İNTEGRASYONU: Konakçı bakteriye giren bir faj DNA sının profaj haline gelebilmesi için hücrenin kromozomu ile birleşmesi gerekir. Bu birleşmenin yani integrasyonun oluşması için konakçı DNA sı ile faj DNA sı arasında spesifik  bölgelerin bulunması gerekir. Böyle bölgeler bazı fajlarda bir veya birden fazla olabilir. Örneğin l fajı E.coli’de galaktoz ile biotin genleri arasına yerleşir ve konakçı kromozomunun bir parçası haline gelir. Konakçı hücre DNA sının her replikasyonunda faj DNA sı da birlikte replike olarak kardeş hücreye geçer.

4-BAKTERİLERİN TİPLENDİRİLMESİ: Fajların bakteri türlerine özel olan ilişkisinden yararlanılarak izole edilen şüpheli mikroorganizmaların teşhisinde kullanılırlar. Katı besiyerlerinde üremiş olan koloniler üzerine damlatılan fajlar eger faj o bakteri türüne spesifik ise erimeler meydana getirirler. Bazı durumlarda fajlar aynı bakteri türünün faja duyarlı alt tiplere ayrılmasınada yardımcı olurlar. Salmonella, B.anthracis, Pastörella etkenlerinin teşhis ve kendi içinde faja duyarlı alt tiplere ayrılmasında fajlardan büyük ölçüde faydanlımaktadır.

FAJLARIN BULUNDUKLARI YERLER VE İZOLASYONLAR

Bakteriyofajlar genellikle bakterilerin bulunduğu her yerde olduğundan sindirim sistemi, dışkı, kanalizasyon suları, dereler, göller, gübreli toprak vb. yerlerde kolayca izole edilebilir. Diğer bir izolasyon kaynağı da kendilerinde profaj bulunan lizojenik bakterilerdir.

Faj izolasyonu için gaita veya gaita ihtiva eden sıvılar oldukça elverişlidir ve şu izolasyon tarzı uygulanır. Önce gaitalı sıvıdan 5ml alınır ve 50 ml uygun bir sıvı üretme ortamına ekilir ve homojenize edilir. Bundan sonra kültür sıvısı kuvvetlice santrifüj edilir ve hemen arkasından üst sıvı milipor filtrelerden geçirilir. Eğer varsa fajlar bu filtrelerden geçerek filtratta toplanır buna karşın bakteriler filtre tarafından tutulur. Fajın varlığı katı besiyerlerinde üretilen çeşitli mikrop kolonileri üzerine ekilerek tespit edilir.

Kaynaklar:

- Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan Yayın Serisi No:25, Ankara

- Ilgaz, A., Özgür, Y. (1999). Genel Mikrobiyoloji Ders Notları. İstanbul Üniversitesi Vet. Fak. Ders Notu No: 104, İstanbul

- http://rkm.com.au

- http://jon.visick.faculty.noctrl.edu

- http://www.surrey.ac.uk

- http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/

- http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/phage.htm

- http://www.mikrobiyoloji.org/dokgoster.asp?dosya=110012200

- http://sciencereview.berkeley.edu/articles.php?issue=9&article=exp-evolution

- http://jon.visick.faculty.noctrl.edu/260/week10.htm

- http://www.udel.edu/Biology/Wags/wagart/modelspage/models.html

Bakteriyofajlarla ilgili ayrıntılı bilgilere internetten ve kitaplardan ulaşılabileceğini düşündüğüm için, burada kısaca bahsedeceğim. Asıl üzerinde durmak istediğim ise Bakteriyofaj Tedavisi ya da Faj Terapi olacak...

Bakteriyofajlar, bakterilerin zorunlu parazitleri olup, ancak canlı bakteri hücreleri içinde çoğalabilen viruslardır. Aynen hayvan virusları gibi, iç kısımlarında DNA veya RNA'lardan birini içeren nukleik asit (genetik materyal, genom) ile bunun etrafını çevreleyen protein karakterindeki kapsidden oluşmuş infeksiyöz ajanlardır.  

 Fajlarla, enfekte edilebildikleri bakteri türü, tipi hatta suşu arasındaki ilişki yüksek derecede özgüldür. Bir bakteriyofaj tipi özgül bir bakteri tipini ve bir çok olgularda sadece belirli suşlarını enfekte edebilir. Yani, aynı türün bireyleri arasında da, kendisine ait fajlara karşı dirençli suşlar bulunmaktadır. Örn, A. hydrophila'lara özgü fajlardan olan Aeh-1 ve Aeh-2'in çok sınırlı konakçı spesifiteleri nedeniyle bütün A. hydrophila'ları lize edememektedirler.

FAJLARIN KLASİFİKASYONU:

Elektron mikroskopla yapılan çalışmalarda bakteriyofajların morfolojileri hakkında ayrıntılı bilgiler elde edilmiş ve yine bu  amaçla E.coli’ye ait fajlardan fazlaca yararlanılmıştır. Fajlar ile hayvan viruslarının morfolojileri arasında şekil bakımından bazı farklar bulunsa da, yapısal organizasyon bakımından büyük benzerlik bulunmaktadır. Bakteriyel virusların morfolojileri oldukça değişik ve komplikedir. Hayvan virusları genellikle oval, yuvarlak veya mermi biçiminde olmalarına karşın bakteriyal viruslar; kuyruklu, kuyruksuz, yuvarlak, oval, flamentöz ve pleomorfik bir biçime sahiptirler. Bunların bakteri hüceresi içindeki sentezleri de hayvan viruslarından çok daha karmaşıktır.

BRADLEY KLASİFİKASYONU:

Bradley’in asid yapılarını da belirleyerek, baş ve kuyruk yapılarına göre yaptığı sınıflandırmada fajlar; A, B, C, D, E ve F olmak üzere 6 morfolojik tipe ayrılmaktadır.

TİP A:

Bu tip fajlar genel olarak, polyhedral bir baş, uzun bir kuyruk ve kuyruk etrafında kontraktil kılıf, hegzagonal kuyruk levhası, kuyruk iğnesi ve kuyruk fibrillerine sahiptir. Baş bölgesinde çift iplikçikli ve lineer DNA molekülü yer almaktadır. Bu tür fajlara E.coli ve diğer enterobakterlerde, pseudomonaslarda, stafilokok, mikobakteri, acinetobacter, laktobasil ve spor oluşturan basillerde raslanmaktadır. E.coli’ye ait T-even fajları (T2, T4, T6) bu gruba dahildir.

TİP B:

Baş kısmı polihedral yapıdadır. Bu fajlarda uzun olan kuyruğun etrafında konrtaktil kılıf bulunmaz. Baş içinde çift iplikçikli lineer bir DNA molekülü vardır. Kuyruğun distal ucunda levha, iğne ve fibril genellikle bulunmaz. E.Coli’ye ait T1, T5 ve l fajı bu gruba dahildir.

TİP C:

Bu gruptaki fajların baş kısmı tipA ve tipB ye benzer ancak bunlarda kontraktil olmayan kuyrukları çok kısadır. Baş kısmında çift iplikçikli lineer DNA molekülü vardır. Kuyruğun distal ucunda iğne, levha ve fibril yoktur E.Coli’ye ait T3 ve T7 fajları ile Salmonella’ya ait P.22 fajı bu guruba dahildir.

TİP D:

Bu guruptaki fajlar kuyruksuz ve ikosehedral yapıdadır. Kendileri küçük kapsomerleri büyüktür. Tek iplikçikli sirkuler DNA molekülüne sahiptir. E.Coli’ye ait ÆX174 ve S13 fajları bu gruba dahildir.

TİP E:

Yapısal olarak Tip D’ye benzerler ancak bunlarda ki kapsomerler oldukça küçüktür. Ayrıca yapılarındaki nükleik asit tek iplikçikli lineer bir RNA karakterindedir. Bu gruba f2, R17, fr, MS2 fajları dahildir.

TİP F:

Bu fajlar fleksible flamentöz yapıdadır. Tek iplikçikli lineer DNA içerirler. E. coli’ye ait fl, fd, M13 fajları bu gruba dahildir.

Bu grupların dışında orijinal Bradley klasifikasyonunda bulunmayan (1967) fakat bazı yazarların eklediği ayrı bir grup -TİP G- vardır. Bu gruptaki fajlar pleomorfik morfolojide, lipid içeren bir zarfa sahip olan ve kapsidi bulunmayan fajlardır. Genetik materyalleri çift iplikçikli DNA karakterindedir. MÖ-L2 fajı bu gruba dahil edilmiştir.

ACKERMAN KLASİFİKASYONU:

Bu sınıflandırmada morfolojik karakterlerin dışındaki bazı özellikler de dikkate alınmıştır ve fajlar 4 temel gruba ayrılmıştır.

1. Kuyruklu Fajlar (T4, T7, l)

2. Kübik Simetrili (Æx174, PM2, PRD1)

3. Flamentöz Fajlar (fd, MVL1, TTV1)

4. Pleomorfik Fajlar (MVL2)

Kaynaklar:

- Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan Yayın Serisi No:25, Ankara

- Ilgaz, A., Özgür, Y. (1999). Genel Mikrobiyoloji Ders Notları. İstanbul Üniversitesi Vet. Fak. Ders Notu No: 104, İstanbul

- http://rkm.com.au

- http://jon.visick.faculty.noctrl.edu

- http://www.surrey.ac.uk

- http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/

- http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/phage.htm

- http://www.mikrobiyoloji.org/dokgoster.asp?dosya=110012200

Üniversite öğrenimini gördüğüm, İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi 2. sınıf öğrencisiyken, Prof. Dr. Atilla Ilgaz hocamın anlattığı derste ilk kez ilgimi çekmişti fajlar. "Neden?" dedim "Fajlar, bakterileri yok etme özelliklerinden yararlanılarak neden hastalıkların tedavisinde kullanılmasın?". Ancak klasik ders kitapları hep faj terapi uygulamalarının zamanında denendiğini ve başarı elde edilmediğini söylüyordu. O zamanlardaki araştırmalarımda okuduğum Julie Wakefield'in "The Return Of The Phages" yazısı, 1900'lü yıllarda yetersiz teknik imkanlarla başarız olan bu uygulamaların gelişen teknoloji ile birlikte nasıl bir mucizeye dönüşebileceğini anlatıyordu.
    Nihayetinde okulu bitirme ödevim olarak bu konuyu araştırdım ve fajların sadece bakteriyel enfeksiyonlarda değil aynı zamanda viral enfeksiyonlar ve tümör tedavisinde de çok etkili olduğuna dair bilimsel veriler elde ettim. Aynı zamanda antibiyotik gibi para kazandıran bir ilaç varken, çok ucuz ve kolaylıkla elde edilebilen, çok az yan etkileri olan fajların neden hala bu kadar az bilindiğini de anlamış oldum.
    Araştırmalarımı yaparken beni çok üzen bir nokta ise; Türkiye'de faj terapi konusunda yapılmış bir araştırmaya veya Türkçe kaynağa ulaşamamam oldu. Aslında internet adındaki bilgi çöplüğünde elle tutulur -İngilizce-  bilimsel verilere ulaşmam da oldukça zor oldu benim için. Bu aşamada bana kaynak sağlama konusunda yardımcı olan, Polonya- Wroclaw'daki "İmmunoloji ve Deneysel Terapi Enstitüsü" Başkanı Prof. Dr. Andrev Gorski'ye minnettarım. (Gece kaynak istemek için attığım maile ertesi günü sabah cevap aldım)
    İşte bütün bu nedenlerden dolayı ben de bu konuya ilgi duyanlar için elimdeki Türkçe ve İngilizce kaynakları paylaşacağım bu siteyi açmaya karar verdim. Bu konuda Üniversitede akademik olarak araştırma yapmayı çok istemiştim ama, bazı maddi ve teknik imkansızlıklardan ötürü mümkün olmadı. Umarım bu bilgiler birilerine faydalı olabilir...

Günümüzde mevcut antibiyotiklerin çoğu ya da tümüne karşı gelişen bakteriyel direnç; giderek artan ciddi problemlere, antibiyotik öncesi dönemdeki gibi tedavi edilemeyen enfeksiyon ve salgınlara karşı endişelerin artmasına neden olmuştur. Bunun yanında ilaç şirketleri tarafından yoğun çalışmalara rağmen son 40 yıl içerisinde hiç yeni sınıf antibiyotik bulunamamıştır.

Antibiyotiklere Karşı Gelişen Bakteriyel Dirençin Yol Açtığı Problemler Nelerdir?

-Kemoterapi ve doku aktarımı (transplantasyon) gibi yeniliklerin uygulanması, bakteriler antibiyotiklere giderek direnç kazandığı için olanaksız hale gelmiştir.

-Dünya Sağlık Örgütü’nün 2000 yılında sunduğu bir rapora göre;

Güneydoğu Asya’da belsoğukluğuna yol açan bakteri suşlarının neredeyse tümü penisiline direnç kazanmıştır.

Hindistan’da da tifo türleri, kendilerine karşı kullanılan üç ilaca direnç geliştirmiştir.

Estonya, Litvanya, Rusya’nın bazı bölümleri ve Çin’de her on tüberküloz hastasından birinde tüberküloz etkeni ilaca dirençli.

Tayland’da öncelikle kullanılan üç sıtma ilacı artık yararsız kabul ediliyor.

-A.B.D.'nde yapılan bir araştırma sonuçlarına göre nasocomial enfeksiyonlar** ölüm sebepleri sıralamasında kalp hastalıkları, kanser ve serebral hemorajilerden sonra dördüncü sırada yer almaktadır.

Gelişen teknoloji ile birlikte mikrobiyel genomların sekansı ve patojenitenin moleküler temelinin belirlenmesi gibi konular enfeksiyöz hastalıkların tedavisinde umut verici olmakla birlikte diğer yaklaşımlar da artan gayretle birlikte araştırılmaktadır.  Tüm bunların sonucunda da bakteriyofaj tedavisi uygulamaları üzerine ilgi giderek artmıştır.

Faj terapi; ilk kez 20. yüzyılın başlangıcında ortaya çıkmış, çokça vaadler sunmuş fakat bir çok çelişkiyi de beraberinde getirmiştir. 1940’lı yıllarla birlikte antibiyotiklerin kullanılmaya başlamasından sonra, Batı’da çok az kullanım alanı bulmasına rağmen Doğu Avrupa’da yoğun klinik araştırmalar son 50 yıldan fazla bir süredir devam etmektedir.  Bu çalışmaların sonucunda, fajların giderek artan antibiyotik-resistant bakterilere karşı önemli bir rol oynayabileceği yönündeki düşünceleri desteklemiştir.

    **nasocomial enfeksiyon: Hastaneye yattıktan en erken 48-72 saat sonra gelişen veya kuluçka döneminde iken taburcu olup da sonradan ortaya çıkan enfeksiyonlara hastane enfeksiyonları adı verilir. Hastane enfeksiyonlarina sebep olan mikroorganizmaların büyük bır kısmı hastane ortamında yoğun antibiyotik kullanımına bağlı olarak antibiyotiklerin çoğuna dirençlidir. Bu sebeple hastane enfeksiyonları bir taraftan tedavideki güçlük sebebi ile hastanedeki kalış süresinin uzamasına, tedavi giderlerinin artmasına ve işgücü kaybı ile ekonomik problemlere yol açarken, diğer taraftan yüksek mortalite oranı ve sekonder sebeplerle ölüme yol açabilirler.

    GELECEK YAZI: BAKTERİYOFAJ (FAJ) NEDİR???  

Kaynaklar:
-Menteş M., Yiğit S., İlkit M., Akan E, (1997), Hastane kaynaklı metisiline dirençli Staphylococcus aureus suşlarının antibiyotik duyarlılıkları ve faj tiplendirimi. Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi. Cilt: 22, Sayı: 2, 94-101

-Levin, Bruce, J. J. Bull (1996). Phage Therapy Revisited: The Population Biology of a Bacterial Infection and its Treatment with Bacteriophage and Antibiotics. The American Naturalist 147:881-898.

-Lederberg, Joshua (1996) Smaller Fleas ... ad infinitum: Therapeutic Bacteriophage: PNAS 93: 3167-3168

-Radetsky, Peter (1996). Return of the Good Virus. Discover 17:50-58

-Barrow, P. A. and J. S. Soothill. (1997). Bacteriophage Therapy and Prophylaxis: rediscovery and renewed assessment of the potential. Trends Microbiol 5:268-271

-Julie Wakefield.(2000) The Return Of The Phages.

http://www.smithsonianmagazine.com/issues/2000/october/phenom_oct00.php

- http://www.yildizindunyasi.net/bilim%20dunyasi/virusler.htm