细菌噬菌体：对抗细菌感染的新武器

每年，全球约有 700,000 例与多重耐药感染相关的死亡，噬菌体（噬菌体）治疗与抗生素治疗的不同之处在于，噬菌体大多是菌株特异性的，但一些噬菌体可以感染一个物种内的多个菌株，而另一些噬菌体可以感染多个属的菌株（或成员）。噬菌体疗法可用作抗生素治疗的替代方法。然而，细菌可以对噬菌体攻击产生耐药性。这是通过修饰（或丢失）噬菌体受体或分泌阻断粘附位点的分子来实现。支气管败血博德特氏菌使用逆转录酶来保护细胞免受噬菌体感染。使用噬菌体治疗感染的最大优势在于它们能够产生与细菌表面相互作用或破坏生物膜的酶。这些酶在噬菌体从易感宿主进出中也起重要作用。

噬菌体的生物学特性

噬菌体是一种专门感染细菌的病毒，它们通过产生多种酶与细菌表面和细胞壁成分相互作用，甚至破坏生物膜。噬菌体的生命周期包括吸附、侵入、复制和最终裂解细菌细胞。在这个过程中，它们利用像内溶酶、外溶酶和内肽酶这样的酶来破坏细菌的细胞壁。

图1 长尾噬菌体侵染细菌示意图

噬菌体与细菌的相互作用过程，包括噬菌体的吸附、侵入、复制和裂解细菌细胞的各个阶段。

噬菌体在治疗细菌感染中的应用

随着细菌对抗生素耐药性的增强，噬菌体疗法作为一种替代疗法越来越受到关注。噬菌体可以特异性地识别和杀死细菌，而不影响宿主细胞。这种疗法已经在治疗多种细菌感染中显示出潜力，包括呼吸道感染、皮肤感染和泌尿系统感染等。

噬菌体与宿主的相互作用

噬菌体与宿主细菌的相互作用是一个复杂的过程，涉及到多种机制。细菌为了防御噬菌体的攻击，发展出了多种策略，如物理屏障和CRISPR-Cas系统等。而噬菌体则通过不断的进化来克服这些防御机制。

噬菌体疗法的挑战与前景

尽管噬菌体疗法在实验室和临床试验中显示出希望，但它仍面临许多挑战。这些挑战包括确保噬菌体的特异性、避免宿主免疫反应、监测噬菌体抗性的发展以及选择合适的噬菌体。随着基因工程技术的发展，科学家们可以设计出更安全、更有效的噬菌体，以应对这些挑战。

总结

细菌噬菌体为治疗细菌感染提供了一种新的策略，尤其在对抗多药耐药细菌方面显示出巨大的潜力。然而，要实现噬菌体疗法的广泛应用，还需要解决一系列科学和临床问题。随着研究的深入和技术的进步，我们有理由相信噬菌体疗法将成为未来治疗细菌感染的重要手段。

参考来源：Dicks LMT, Vermeulen W. Bacteriophage–Host Interactions and the Therapeutic Potential of Bacteriophages. Viruses. 2024;16(3).