一類能專門殺死細菌的病毒——噬菌體， 將來也許有一天會解決日益增長的超級細菌”感染問題。 最近， 貝勒醫學院（BCM）等機構的科學家們發現， 噬菌體可以有效地減少小鼠體內的細菌水準， 包括對多種抗生素抗性的“超級細菌”， 從而顯著改善小鼠的健康。 這一結果發表在《自然》子刊《Scientific Reports》上。
“我們的研究小組想知道， 噬菌體是否能有效殺死一大類已經對抗生素產生抗性的細菌， 它們可在人體內引起致命的疾病， ”文章通訊作者Anthony Maresso教授說：“我們正在用盡可能用來治療遭受這些致命細菌感染患者的手段。 我們需要新的想法。
當細菌在體內生長失控時， 它們可以進入血液， 並感染體內的重要器官。 這時， 免疫系統會被啟動， 以啟動抗感染免疫應答。 然而， 這種免疫反應有時是過度的， 從而導致組織損傷、官衰竭甚至死亡。 這就是敗血症的發生過程。 為了克服敗血症，
“這個研究項目的最初緣起， 就是試圖找到能夠殺死12種從患者體內分離出的抗性細菌的噬菌體。 作為團隊中的病毒學家， 我的主要貢獻是去尋找這樣的噬菌體， ”文章作者之一Robert Ramig教授說道：“在我的實驗室有許多種噬菌體， 但是其中沒有一種能夠殺死這類抗性大腸桿菌——目前在全球大範圍流行的ST131型大腸桿菌。 ”
鳥類和狗經常會攜帶科學家們感興趣的細菌， 同時也會攜帶專門寄生於這些細菌的噬菌體。 因此， 研究者們決定在當地的公園和鳥類保護區中收集動物糞便， 以從中尋找所需的噬菌體。
▲Anthony Maresso教授（左）和Robert Ramig教授（右）
“我們從動物糞便中分離出了許多種噬菌體， ”Robert Ramig教授說：“沒有一種噬菌體能殺死所有12種ST131型大腸桿菌菌株， 但是兩到三種噬菌體合在一起便能夠在實驗室培養條件下殺死所有的上述菌株。 ”
接著， 科學家們在敗血症小鼠模型中檢驗了這些噬菌體的效果，
“許多接受化療的癌症患者，
如果是健康的小鼠， 即便將這些抗性細菌移植到其腸道內後， 也不會出現感染的症狀。 “可是當小鼠接受化療時， ”Sabrina I. Green先生說：“腸道細菌便會從腸道移到身體內的主要器官， 進而引起致命的敗血症。 ”
這時， 噬菌體能否代替遭到抑制的免疫系統， 行使控制細菌繁殖的作用呢？
“在將這些專門的噬菌體遞送給小鼠後， 出現了細菌感染水準大幅降低和整體健康顯著改善的神奇功效， ”Anthony Maresso教授說：“然而，這還不是真正令人驚歎的。要知道，這些‘藥物’從發現、分離、鑒定到測試僅在幾個星期內就完成了，而且這其中產生的花費還不及我們大多數人在一個月內買菜錢。”
噬菌體對於細菌種株的識別通常是十分特異的。如果需要，可以通過設計噬菌體“雞尾酒”起到更為廣泛的殺菌作用。因此，使用噬菌體可能避免一些由抗生素導致的常見副作用，例如清除了有益的腸道微生物群。同時，噬菌體也不會侵入人體細胞。
噬菌體的另一個重大優點就是可以進化。如果細菌發展出一套抵抗噬菌體的機制，新的噬菌體株可以在環境中經過自然選擇而脫穎而出，重新壓制住原本具有抗性的細菌。此外，人們也可以在實驗室裡對所需的噬菌體進行進化篩選，只需幾天就能完成。
“相比之下，抗生素是一種化學物質，不能即時自我改變，”Anthony Maresso教授說：“開發新的抗生素可能需要數年時間以及數十億美元的成本，然而噬菌體卻可以自我進化，以有效地殺死抗性菌株，然後再自我擴增。當我想起一件讓我非常滿意又頗具諷刺意味的事情。 今後的抗菌治療，可能會用致病菌在過去60多年中對付我們的方法來反過來對付它們。”
研究者們在之前就曾測試過噬菌體的這種自我進化能力。“我們選取了能分別特異性攻擊所有被測試的26種假單胞菌中4種菌株的4種噬菌體，”Robert Ramig教授說：“然後，我們在實驗室中對噬菌體進行進化篩選。一個月後，新的噬菌體便能夠殺死剩下22種菌株。”
“設想一下未來可能出現臨床情形：患者遭受了抗性細菌感染，而且這種抗性細菌是無藥可治的，或者只能用最毒的抗生素進行治療。然而，就在接下來的48小時內，醫生們將會鑒定出細菌的種類和菌株，然後去現成的噬菌體庫，選擇那些對這種抗性菌株最有效的噬菌體，並設計出個性化的噬菌體‘雞尾酒’來治療。如果新的抗藥性又發展出來，我們將就再次進化篩選出一種新的噬菌體，最後給出致命一擊！”Anthony Maresso教授說：“有很多方法可以殺死細菌，但是我還不知道有其他任何方法，可以像噬菌體一樣即時地進化。這是最好的‘綠色’藥物，是純天然、經濟而且目前看來是安全的。一個生物學專業的本科生就足以操作這一技術。”
雖然這一進展非常具有前景，但我們仍然應對此持有必要的謹慎。“噬菌體不是絕對完美的藥物，”Anthony Maresso教授評價道：“宿主的免疫系統可能會中和噬菌體的活性。一些噬菌體或許無法在體內很好的發揮作用。然而，與其他類型的藥物相比，我們對噬菌體在上述方面的理解很少。不過，我認為這至少說明，我們應該在研究中給予噬菌體更多的關注。”
參考資料：
[1] Bacteriophages from ExPEC Reservoirs Kill Pandemic Multidrug-Resistant Strains of Clonal Group ST131 in Animal Models of Bacteremia
[2] Bacteriophages, natural drugs to combat superbugs
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”Anthony Maresso教授說：“然而，這還不是真正令人驚歎的。要知道，這些‘藥物’從發現、分離、鑒定到測試僅在幾個星期內就完成了，而且這其中產生的花費還不及我們大多數人在一個月內買菜錢。”
噬菌體對於細菌種株的識別通常是十分特異的。如果需要，可以通過設計噬菌體“雞尾酒”起到更為廣泛的殺菌作用。因此，使用噬菌體可能避免一些由抗生素導致的常見副作用，例如清除了有益的腸道微生物群。同時，噬菌體也不會侵入人體細胞。
噬菌體的另一個重大優點就是可以進化。如果細菌發展出一套抵抗噬菌體的機制，新的噬菌體株可以在環境中經過自然選擇而脫穎而出，重新壓制住原本具有抗性的細菌。此外，人們也可以在實驗室裡對所需的噬菌體進行進化篩選，只需幾天就能完成。
“相比之下，抗生素是一種化學物質，不能即時自我改變，”Anthony Maresso教授說：“開發新的抗生素可能需要數年時間以及數十億美元的成本，然而噬菌體卻可以自我進化，以有效地殺死抗性菌株，然後再自我擴增。當我想起一件讓我非常滿意又頗具諷刺意味的事情。 今後的抗菌治療，可能會用致病菌在過去60多年中對付我們的方法來反過來對付它們。”
研究者們在之前就曾測試過噬菌體的這種自我進化能力。“我們選取了能分別特異性攻擊所有被測試的26種假單胞菌中4種菌株的4種噬菌體，”Robert Ramig教授說：“然後，我們在實驗室中對噬菌體進行進化篩選。一個月後，新的噬菌體便能夠殺死剩下22種菌株。”
“設想一下未來可能出現臨床情形：患者遭受了抗性細菌感染，而且這種抗性細菌是無藥可治的，或者只能用最毒的抗生素進行治療。然而，就在接下來的48小時內，醫生們將會鑒定出細菌的種類和菌株，然後去現成的噬菌體庫，選擇那些對這種抗性菌株最有效的噬菌體，並設計出個性化的噬菌體‘雞尾酒’來治療。如果新的抗藥性又發展出來，我們將就再次進化篩選出一種新的噬菌體，最後給出致命一擊！”Anthony Maresso教授說：“有很多方法可以殺死細菌，但是我還不知道有其他任何方法，可以像噬菌體一樣即時地進化。這是最好的‘綠色’藥物，是純天然、經濟而且目前看來是安全的。一個生物學專業的本科生就足以操作這一技術。”
雖然這一進展非常具有前景，但我們仍然應對此持有必要的謹慎。“噬菌體不是絕對完美的藥物，”Anthony Maresso教授評價道：“宿主的免疫系統可能會中和噬菌體的活性。一些噬菌體或許無法在體內很好的發揮作用。然而，與其他類型的藥物相比，我們對噬菌體在上述方面的理解很少。不過，我認為這至少說明，我們應該在研究中給予噬菌體更多的關注。”
參考資料：
[1] Bacteriophages from ExPEC Reservoirs Kill Pandemic Multidrug-Resistant Strains of Clonal Group ST131 in Animal Models of Bacteremia
[2] Bacteriophages, natural drugs to combat superbugs
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