抗生素耐药性不断升级的挑战，对全球健康需要创新方法来对抗细菌感染。广泛使用和误用抗生素加速了耐药菌株的进化，尤其是那些归类为ESKAPE病原体（屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、假单胞菌铜绿假单胞菌和肠杆菌属）。这些病原体是造成全球大多数医院获得性感染的原因，并且是由于它们经常对多种抗生素产生耐药性，尤其令人担忧，使许多常规治疗无效。这场危机凸显了对替代治疗策略的迫切需求。噬菌体疗法，其中利用噬菌体（或噬菌体）靶向和消除细菌病原体脱颖而出，成为最有前途的选择之一。它具有许多优势传统抗生素，例如对目标细菌的高特异性，最低破坏天然微生物群，以及响应细菌而进化的能力阻力机制。然而，将噬菌体疗法从基础研究可行的临床选择需要全面体内研究以探索其动力学、功效和安全性。在这种情况下，斑马鱼模型已成为临床前研究，提供了几个独特的优势，使它们特别适合这些研究。他们的遗传、生理和与人类的免疫学相似性使它们成为研究的重要模型人类疾病。此外，斑马鱼的繁殖率确保了受试者的稳定供应，从而促进大规模研究。这在经济上是有利的，使研究人员进行广泛的测试，而成本只是小鼠模型，这在研究的早期阶段尤为关键，其中通常需要多次试验来优化治疗策略。监管框架要求数据来自不可或缺的哺乳动物模型，然后再进行到人体临床试验。因此，结合斑马鱼研究可以让研究人员以完善他们的假设和治疗方案，从而缩短持续时间以及减少后续、更昂贵和更耗时的小鼠研究的范围。通过利用斑马鱼模型的多功能性，研究人员可以加速噬菌体疗法的发展，获得对其治疗细菌感染的疗效、机制和潜在局限性。最后，斑马鱼模型符合3R规则，这是一项旨在改善动物福利的道德原则用于科学实验。

与哺乳动物模型相比，斑马鱼胚胎模型具有明显的优势用于传染病和治疗反应的研究，根据胚胎研究通常具有成本效益，并且不受相同的道德约束作为脊椎动物的规定，如使用5天以下的胚胎时受精后，它们不被归类为体内测定根据欧洲指令2010/63/EU，从而简化了实验审批程序。这使它们成为早期研究的绝佳替代品，显著减少初步研究所需的哺乳动物数量。他们最显着的特点之一是它们的透明度，它允许实时细胞行为、感染动力学和治疗的观察和成像影响。这种透明度，再加上胚胎的快速发育，在哪些主要器官系统在5天内形成，为生物体内细菌感染和噬菌体活性的动力学模型的多功能性允许测试各种感染方法和部位，增强其对详细实验探索的实用性和兴趣（图1）。重要的是，斑马鱼胚胎是先天的免疫系统与人类免疫系统具有显著的相似之处，这使得它是了解治疗如何与免疫相互作用的优秀模型反应，这对于优化治疗策略至关重要。但是，斑马鱼模型也具有与哺乳动物模型相比，有明显的缺点。解剖学和生理差异，例如存在鳃而不是肺，以及造血发生在前肾而不是骨髓中，可以限制结果对哺乳动物的适用性。此外，监管框架目前要求在进入人类模型之前提供来自哺乳动物模型的数据临床试验，这意味着仅靠斑马鱼研究不足以进行监管批准。随着监管前景的改变，这种情况在未来可能会发生变化，但目前，它仍然是一个重大限制。虽然斑马鱼模型在还原和细化原则方面表现出色，允许进行详细的体内研究，伦理问题较少，它还不是一个在监管环境中完全替代哺乳动物模型。

图1 斑马鱼胚胎和成人的给药部位

斑马鱼胚胎模型已成为研究 传染病和在受控环境中评估治疗反应。研究表明CF胚胎对严重感染表现出更高的易感性，并且暴露于相同致病菌时与WT胚胎相比的死亡率挑战。例如，感染相同浓度铜绿假单胞菌的CF胚胎显示出显着更高的死亡率，因为CFTR突变对其管理能力的影响细菌威胁。在感染的CF胚胎中观察到类似的脆弱性与M. abscessus一起，导致细菌负荷和更严重的 与 WT 相比的临床表现（如条带状和脓肿形成）胚胎。噬菌体疗法的疗效两种遗传类型之间存在差异，WT胚胎对噬菌体的反应更好治疗，因为它们的免疫系统更强大，与噬菌体协同作用杀菌作用。所述研究的这些结果表明：WT和CF斑马鱼之间的遗传差异显着影响它们的对感染和治疗的反应。此外，在CF胚胎中，突变导致其他并发症，例如胰腺功能障碍，这可能会影响这些模型中的整体健康和治疗结果。因此，了解这些差异对于定制噬菌体治疗策略以增强疗效并降低死亡率，尤其是在弱势群体中，以及CF斑马鱼胚胎是实现这些目标的宝贵工具。现在只有CF模型进行了噬菌体疗法治疗测试;但是，其他病理模型也可以证明对测试各种感染。

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图2 噬菌体疗法中斑马鱼模型的工作流程

总之，斑马鱼模型极大地促进了我们对细菌感染背景下的噬菌体疗法，使领域得到最近出版物的支持。这些模型对于阐明细菌发病机制和评估治疗效果，尤其是探索不同的治疗组合。这项研究补充了更广泛的证明噬菌体-抗生素协同作用对多重耐药微生物，从而将噬菌体疗法确立为重要因素的综合抗菌策略。尽管解剖学和生理学与哺乳动物的区别，例如拥有鳃而不是肺和传导前肾内造血而不是骨髓，斑马鱼模型提供关键的临床前见解。他们加快了药物发现，并通过快速识别无效的化合物来发展轨迹或不安全，从而节省时间和资源。此初步筛选是关键，确保只有最有前途的治疗候选药物才能取得进展更复杂的动物模型，并最终进行人体临床试验。斑马鱼模型提供了一种快速、经济高效且合乎道德的方法评估新型治疗剂，从而在将新疗法从实验室研究转化为临床实践。但是，重要的是要认识到斑马鱼模型的几个局限性。不同实验室，例如接种物和给药时间的变化，导致不一致的结果。从解剖学上讲，斑马鱼有鳃而不是肺和在前肾而不是骨髓中进行造血，这可以影响结果对哺乳动物的泛化。体型较小的斑马鱼限制了复杂的手术干预，并降低了某些器官的复杂性与哺乳动物相比，可能会影响某些疾病的研究。此外，虽然斑马鱼的免疫系统与哺乳动物相似，但存在关键差异这会影响噬菌体疗法研究的结果，尤其是在胚胎中 缺乏完全发达的适应性免疫系统。最后，一些人类病态，例如慢性或长期疾病，可能无法在斑马鱼中完美模仿。尽管存在这些限制，斑马鱼模型仍然是临床前研究，新的治疗策略。

参考文献：

Plumet L, Costechareyre D, Lavigne J, Kissa K, Molle V.2024.Zebrafish as an effective model for evaluating phage therapy in bacterial infections: a promising strategy against human pathogens. Antimicrob Agents Chemother68:e00829-24.https://doi.org/10.1128/aac.00829-24