Bakteriofagi
Bakteriofagien sovellukset

Bakteriofageista on 1980-luvun puolivälin jälkeen kehittynyt tärkeitä genetiikan työkaluja.
Bakteriofageja voidaan käyttää tappamaan bakteereita hyvin spesifisesti. Bakteriofagien käyttö antibiootteina on uusi ala, joka kehittyy paraikaa. Tähän mennessä perinteiset antibiootit ovat kuitenkin osoittautuneet käytännöllisemmiksi. Fagien suurin hyöty on kuitenkin, että bakteerit eivät voi kehittää vastustuskykyä niille yhtä tehokkaasti kuin lääkkeellisille antibiooteille, koska fagit adaptoituvat siinä missä bakteeritkin. Tämä kilpajuoksu on jatkunut miljardien vuosien ajan, joten bakteerien pysyvä resistenssi fageja vastaan on epätodennäköinen. Fagit ovat myös tehokkaita bakteerien tappajia. Kun sopiva fagi löytyy tietylle bakteerille, se jatkaa, kunnes kaikki, tai ainakin erittäin suuri osa bakteereista on kuollut. Fagit ovat spesifisiä tietyille bakteereille, joten bakteerikanta pitää ensiksi tunnistaa. Toisinaan käytetään myös fagiseosta. Etu on bakteerien spesifinen kuoleminen, mutta tämä ei ole riittävä infektioissa, joissa vaikuttavat useat eri bakteerilajit. Kehon immuunijärjestelmä hyökkää myös fageja vastaan.
Fagit toimivat parhaiten, kun ne pääsevät suoraan kosketukseen infektion kanssa, joten ne levitetään suoraan haavalle. Tämä on kuitenkin harvoin käytännöllistä. Huolimatta yksittäisistä onnistumisista muun muassa Neuvostoliitossa, fagiterapian tehokkuutta ei ole vielä laajasti tutkittu. Joitakin kliinisiä kokeita fagiterapiasta on käynnissä.
Fageja voidaan käyttää DNA:n kloonaukseen. Vaikka plasmidit ovat erinomaisia DNA:n kloonaamiseen, niitä ei voi käyttää yli 10 kbp:n rihmoille. Bakteriofagi λ:n DNA mahdollistaa kiertotien tämän ongelman ylitse. Sen genomista poistetaan keskeltä osa, joka ei ole tärkeä uusien fagien luomisessa. Sen tilalle liitetään vieras DNA, joka halutaan kloonata. Fagien annetaan sitten infektoida E. coli -bakteereja, jotka hoitavat DNA:n kloonauksen.
Geenikirjastot. Jos haluamme kloonata koko (ulkopuolisen) genomin, hajotamme sen osiin ja rakennamme fageista kloonialtaan, joka on tarpeeksi iso, jotta kaikkia mahdollisia fragmentteja on sisällytetty. Fagien annetaan infektoida alttiita bakteereita petrimaljalla, jolloin muodostuvat plakit eli tyhjät alueet, joilta fagit ovat tappaneet bakteerit, sisältävät monin kerroin kopioituna tiettyä DNA-jaksoa, jonka kyseinen fagi sattui sisältämään. Yksi fagi riittää luomaan silminhavaittavan plakin.
Fagit hoitavat myös osan bakteerien välisestä geneettisen materiaalin vaihtamisesta. Bakteerit eivät lisäänny seksuaalisesti, eli ne eivät läpikäy meioosia, joka loisi geneettistä variaatiota. Kuitenkin bakteerit pystyvät adaptoitumaan uusiin ympäristöllisiin haasteisiin, eli kehittymään evolutionaarisesti. Kun fagi-virus kokoontuu osistaan bakteerin sytoplasmassa, se saattaa vahingossa sisällyttää myös bakteerin omaa DNA:ta sisälleen. Tämä DNA kulkeutuu sitten fagin mukana seuraaviin bakteereihin ja se saattaa tehdä fagista myös tehottoman, eli seuraava bakteeri ei kuolekaan. Tätä kutsutaan yleiseksi transduktioksi. Kun profagin kromosomi leikataan irti bakteerin kromosomista, se saattaa viedä mukanaan bakteerin geenejä, jotka sijaitsevat fagin kromosomin vieressä bakteerin DNA:lla. Tätä kutsutaan erikoiseksi transduktioksi.
Fagit myös tarjosivat lopullisen todisteen, että DNA on solun informaatiomolekyyli. Radioaktiivisella fosforilla merkitty fagin DNA aiheutti radioaktiivisen fosforin löytymisen bakteerisolujen sisältä infektioiden jälkeen. Mm. radioaktiivisella rikillä merkityt fagiproteiinit eivät kuitenkaan päätyneet solun sisälle. Tämä osoitti, että DNA on geneettisen informaation sisältävä molekyyli.
Fagit voivat toimia sensoreina syövän tunnistamisessa.