噬菌体疗法治疗严重细菌感染

噬菌体于1939年首次可视化，当时电子显微镜得到发展，随后Helmut Ruska 于1943年提出了形态型分类。最常用的治疗性噬菌体是双链 DNA 病毒（通常 是100-200 kbp），它们被归类为“有尾病毒”（Caudovirales 目）。

噬菌体现在被认为是地球上最多样化和最丰富的生命形式，其数量可能比细菌多十倍。

图1 噬菌体形态学

抗生素耐药性被广泛认为是对人类健康、发展和安全的根本威胁，但新的抗菌药物开发在很大程度上是无利可图的。因此，噬菌体疗法再次受到审查也就不足为奇了。噬菌体具有与其体外活性相关的抗菌功效，通常被认为是安全的。1931 年对静脉噬菌体治疗脓毒症的首次综述描述了数百次成功，但随着抗生素的到来人们对其热情减弱了，尤其是在战后繁荣的资本主义经济体中，仅在东方集团仍然流行。

通过当前的药物开发和临床实践指南进行临床实施是有问题的。许多较早的文献都存在实验和技术问题，大多数临床医生认为噬菌体疗法“尚未经过 [严格] 研究”。然而，经过一个世纪的使用，对噬菌体疗法的严格评估的需求越来越大，包括在最严重的感染中。有些病例系列通常结果良好，特别是在骨关节感染、糖尿病足感染和慢性前列腺炎方面。

然而，随机对照试验 （RCT）在人类中的经验并不那么令人印象深刻（框 2）。据报道，最大的RCT于 1963年在俄罗斯进行。数万名儿童接受了抗志贺菌噬菌体或安慰剂。在安慰剂组中，持续临床和培养证实的志贺氏菌痢疾的发生率分别高出3.8倍和2.6倍。相比之下，1970 年代高剂量噬菌体治疗霍乱的病例对照试验（n = 8）发现四环素类药物更有效。最近一项针对一种特征明确的噬菌体混合物的随机对照试验表明，治疗孟加拉国儿童腹泻疾病是安全的，但不是有效的，但只有60%的入组患者证实了大肠杆菌感染，其中只有一半在体外对噬菌体敏感。

噬菌体通常表现出高度的宿主特异性，并且最容易来自其通常的细菌宿主的栖息地。对临床相关细菌具有特异性的噬菌体可以很容易地来自人类和动物来源、医院废水以及环境土壤和水。它们的繁殖依赖于细菌宿主，要么作为原噬菌体整合到细菌基因组中，要么以纯粹的寄生方式起作用，后者的特性在噬菌体疗法中得到利用。

图2 噬菌体生命周期

噬菌体在注射DNA之前结合特异性受体并吸附到细菌表面以启动病毒并改变细菌过程；他们的关系从寄生到互惠，一些整合到细菌染色体中并正常繁殖；另一些发生裂解感染（例如，当宿主受到应激时），然后发生新病毒粒子的产生和释放：具有整合原噬菌体的溶原细菌受到保护，免受同类型噬菌体的重叠感染。然而，表面受体变异、噬菌体 DNA 注射阻断、限制性或修饰系统以及适应性免疫 （CRISPR） 也具有保护作用。理想的治疗性噬菌体可能完全是寄生的（它在裂解循环中具有毒性），并且不会进入其他常见的噬菌体生活方式，在这种生活方式中，它会整合到宿主细菌基因组中并与宿主细菌基因组复制（即，在溶原循环中是温和的——温和的噬菌体在细菌宿主中导致溶原状态，因为它可能导致裂解）。

测量噬菌体裂解活性的常规方法是将目标细菌混合到覆盖在标准营养琼脂表面的软琼脂中。然后将候选噬菌体的倍连续稀释液点样到软琼脂上。过夜孵育后斑块的发展表明生产性噬菌体感染和细菌裂解以释放后代。给定感染的生产率（例如，在噬菌斑测定中估计的）通常称为“爆发大小”，在体外原始繁殖宿主中产生生产性感染所需的接种物与目标生物体（预期猎物）之间的关系称为“接种效率”。

图3  噬菌体敏感性试验

噬菌斑检测非常耗时且依赖于操作员，自动化方法仍处于起步阶段。基于液体培养的系统在标准 96 孔板形式噬菌体存在下持续监测细菌生长，可用于推断细菌对噬菌体的易感性，也可用于研究噬菌体-抗生素协同作用。各种体外测定与体内结果之间的关系验证不佳，但大多数微生物学家会直觉认为，如果噬菌体在体外对目标病原体无活性，并且至少有一项人类 RCT 的支持数据，那么缺乏治疗效果是可以预见的。在标准双层法中，细菌没有产生任何斑块通常被视为阴性结果（耐药细菌）。当抗生素治疗无效时，体外细菌耐药性的发展是噬菌体疗法治疗高负荷多重耐药不动杆菌感染的一个突出特征。然而，在一小群严重葡萄球菌感染患者中，当与有效抗生素联合使用时，使用良好生产规范 （GMP） 质量的噬菌体组合进行静脉内治疗时，未观察到耐药性。抗生素-噬菌体协同作用问题仍然很复杂，需要做更多的工作来了解将它们一起使用的最佳方式。

实际上，单独应用治疗性噬菌体可能永远无法完全取代化学抗菌剂作为护理标准。目前，将噬菌体疗法定义为一种有前途的挽救疗法是合理的，它与一些惊人的结果有关，并且被认为是管理不断上升的抗菌素耐药性的越来越重要的工具，无论是作为多噬菌体混合物制剂还是作为与特定病原体匹配的单个噬菌体。

参考文献

Petrovic Fabijan A, Khalid A, Maddocks S, Ho J, Gilbey T, Sandaradura I, Lin RC, Ben Zakour N, Venturini C, Bowring B, Iredell JR. Phage therapy for severe bacterial infections: a narrative review. Med J Aust. 2020 Apr;212(6):279-285. doi: 10.5694/mja2.50355. Epub 2019 Oct 6. PMID: 31587298; PMCID: PMC9545287.