噬菌体是地球上数量最多的生物。它们是针对并杀死细菌的天然病毒。它们的治疗效用植根于它们的溶菌活性，不能感染真核细胞，能够穿透生物膜，微生物群落保留效应，对细菌的易感性表型无影响，以及令人放心的安全性。噬菌体在1917年首次被描述，当时Felix d 'Herelle观察到，在志贺氏痢疾患者开始表现出临床改善之前不久，噬菌体就出现在他们的粪便中。他继续给其他痢疾患者注射噬菌体，并取得了临床成功。尽管噬菌体在20世纪初引起了人们极大的兴趣，但随着现代抗生素的出现，它们作为抗感染治疗药物在西方世界基本上被放弃了。

  噬菌体产品已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于食品安全应用(例如，靶向单核增生李斯特菌的噬菌体)，但它们在人类医学中的应用仍处于试验阶段。最近，噬菌体作为全身抗生素的辅助治疗，用于治疗高耐药和/或顽固性感染已经增加。然而，我们对其临床疗效的了解仍然不完整。作者回顾了噬菌体的工作原理，它们在感染治疗中的潜在作用，安全评价，以及值得进一步研究的重要知识空白。虽然文章没有回顾体外试验和动物试验数据，但建议读者阅读讨论重要临床前研究的综述。

  控制细菌机制

  噬菌体由含有核酸的蛋白质衣壳(头部)和遗传物质流经的空管(即“尾部”)组成。它们利用尾部纤维附着在宿主细菌细胞上，并继续注入它们的核酸。噬菌体依靠细菌宿主生存。由于它们对细菌表面受体的高度特异性，通常感染单个物种的细菌菌株亚群，导致对共生微生物菌群的破坏最小。对一个病人的铜绿假单胞菌菌株有效的噬菌体可能不能溶解另一个病人身上发现的铜绿假单胞菌。虽然噬菌体使用的表面受体通常在相对较大比例的细菌物种中是共同的(例如，在铜绿假单胞菌的MexAB-OprM射流泵)，为什么一些噬菌体有能力利用这些受体进入特定的铜绿假单胞菌分离株仍不清楚。

  噬菌体大致分为温和噬菌体和烈性噬菌体。温和噬菌体将它们的核酸合并到宿主的细菌染色体中，潜在地在细菌之间传播毒力因子，并使细菌宿主存活。因此，噬菌体作为抗感染药物的临床应用往往局限于烈性噬菌体。在烈性噬菌体感染细菌宿主后，它们接管了细菌基因组，将其重新定向到子代噬菌体的合成和组装。这使得噬菌体在裂解感染细菌之前进行复制。只要噬菌体继续找到更多的细菌来捕食，它们在感染部位的浓度就会增加。在没有剩余宿主细菌的情况下，噬菌体自然从循环中被清除，主要是通过肝脏。

  噬菌体尾部纤维附着的细菌表面受体包括那些有助于细菌毒力的受体，如脂多糖、磷壁酸和外膜蛋白。数据表明，为了让细菌抵御噬菌体的渗透，它们可能会付出适应度成本，变得毒性较低。这些表面受体中的一些还赋予了对抗生素的耐药性，迫使细菌转移更多的精力来抵抗噬菌体，而不是抗生素。例如，Gordillo Altamirano及其同事证明鲍曼不动杆菌胶囊是两种噬菌体ΦFG02和ΦCO01的受体。抗噬菌体鲍曼不动杆菌发生突变，导致包膜丢失，破坏噬菌体进入。然而，由此产生的鲍曼不动杆菌突变体对人类补体的脆弱性重新出现，并且恢复了对至少3种β内酰胺抗生素的敏感性。像这样的进化权衡使得已经成为抗生素耐药性受害者的抗生素再次成为潜在可行的治疗方案。

  生物膜感染的表现

  噬菌体的一个特征是它们能够破坏微生物生物膜，这有助于与导管或侵入装置相关的慢性感染。生物膜是由DNA、蛋白质和多糖组成的，可以保护细菌免受抗生素的破坏。噬菌体破坏生物膜的能力部分是由解聚酶的产生介导的，这种酶使噬菌体能够感染休眠的细菌。在慢性鼻窦炎患者的生物膜模型中，抗假单胞菌噬菌体鸡尾酒与48小时生物膜质量中位数减少约75%相关。类似地，在接种细菌后7天，用P . mirabilis活噬菌体预包覆Foley catheters显著减少了生物膜的形成。大量实验表明，噬菌体减少生物膜质量或生物膜形成，而不是消除生物膜。然而，当与抗生素治疗相结合时，这种破坏可能足以在无法移除硬件的情况下成功治疗感染。

  噬菌体临床试验

  已经进行了几项研究噬菌体作用的临床试验，但关于其功效的研究结果相互矛盾。Wright及其同事进行了一项随机对照试验，评估噬菌体治疗慢性P . aeruginosa在英国有24例中耳炎患者。将噬菌体鸡尾酒单次局部应用于随机分配到治疗组的患者的受影响区域。在42天后评估临床和微生物结果。由于治疗组的疗效信号提高了30%，试验提前终止。

  另一项研究评估了在孟加拉国120名儿童中口服噬菌体治疗降低大肠杆菌腹泻严重程度和持续时间的疗效。噬菌体鸡尾酒组与口服营养液组进行比较。在中期分析表明噬菌体疗法缺乏疗效后，该试验终止。

  烧伤相关感染的治疗。使用噬菌体鸡尾酒对220例患者进行了铜绿菌感染调查。患者随机接受噬菌体局部治疗或磺胺嘧啶银乳膏7天。与磺胺嘧啶银乳膏相比，局部应用噬菌体产品可使菌落计数减少的时间更长。伪单菌噬菌体易感性不包括在纳入标准中。此外，噬菌体的最终浓度低至每毫升(mL) 10-100个斑块形成单位(PFU)，而不是通常的106-109个PFU/mL，并且在鸡尾酒中使用12种不同的噬菌体可能导致一些噬菌体在混合在一起时产生拮抗作用。

  最近，一项随机、安慰剂对照的临床试验对易患尿路感染的患者进行了等待经尿道前列腺切除术。113例患者被随机分为3组。令人惊讶的是，在指定治疗7天后，所有3组的尿液细菌负担相似。104-105噬菌体鸡尾酒的剂量可能太低了。此外，机械膀胱冲洗的效果是出乎意料的。在美国和国际上，一些临床噬菌体试验正在进行或处于计划的后期阶段。

  临床试验之外的噬菌体使用

  2016年3月，一名被广泛耐药鲍曼弧菌感染的坏死性胰腺炎危重患者在接受噬菌体疗法治疗后，从昏迷状态中显著恢复。虽然患者接受了其他医疗干预，但噬菌体治疗后临床改善的时间性表明噬菌体有助于他的临床成功。该病例引起了国际关注，并导致了其他几份噬菌体治疗的临床报告。另一个突出的病例是一个15岁的囊性纤维化肺移植受者，进行性和弥散性脓肿分枝杆菌感染。在接受噬菌体鸡尾酒治疗后，观察到她广泛的分枝杆菌病变有明显改善。

  噬菌体已被用于治疗各种感染过程，并取得不同的成功，包括假体关节感染、骨髓炎、肺移植受者肺炎、囊性纤维化加重、复杂性尿路感染、糖尿病足感染、左心室辅助装置感染、血管移植物感染、金黄色葡萄球菌菌血症、烧伤重叠感染、慢性中耳炎或鼻鼻窦炎。噬菌体治疗临床适应症最常见的靶向生物包括铜绿假单胞菌、鲍曼假单胞菌复合体、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌、脓肿假单胞菌。

  根据孤立的临床报告来确定噬菌体疗法是否有效可能具有挑战性。不可否认，“成功”的临床病例可能比那些结果不佳的病例更有可能被发表。每种病例中使用的噬菌体数量以及它们的剂量、频率和给药途径存在显著的异质性，使结果的解释复杂化。噬菌体是否对相关病原体有活性，在临床报告中并不一致。在几乎所有已发表的临床病例中，噬菌体与抗生素联合使用，通常还与其他控制干预措施一起使用。目前还不清楚在成功的案例中噬菌体提供了哪些额外的好处。同样，在结果不成功的病例中，由于噬菌体可能是在用尽传统治疗方案后使用的，因此将不良结果完全归咎于噬菌体的使用似乎不公平。

  临床考虑

  与所有治疗方案一样，噬菌体治疗从患者开始。必须考虑到患者的临床状况和疾病轨迹、机体和感染类型。患者接受实验性治疗的意愿和其他医学同事的支持是至关重要的。目前噬菌体疗法仅用于细菌感染，对真菌或病毒感染无效。由于缺乏FDA适应症，基础设施有限，填写噬菌体请求的时间需要几周到几个月，这使得急性败血症患者通常不适合噬菌体候选。在临床试验之外，噬菌体疗法在美国只有在扩大获取(即同情性使用)的情况下才被允许。因此，它被保留在所有其他治疗方案都已用尽的情况下，如耐多药病例和/或器械相关感染。

  研究了几种噬菌体给药途径，包括口服、外用、静脉注射、泡内注射和吸入。尽管给药剂量可能是可变的，并且高度依赖于病例，但每12小时静脉注射约109 PFU的剂量是噬菌体治疗的常用剂量。噬菌体通常是几种噬菌体的混合物或“噬菌体鸡尾酒”。在噬菌体鸡尾酒中，没有标准的噬菌体数量;噬菌体混合物通常由3-4种不同的噬菌体组成，有人担心，当噬菌体混合物中包含大量的噬菌体物种时，噬菌体之间拮抗的可能性会增加。噬菌体应该与抗生素联合使用，而不是取代抗生素。目前还没有定义噬菌体给药的标准持续时间，但噬菌体通常被用于反映抗生素治疗处方或抗生素治疗的“诱导”阶段，此时细菌负担可能最高。

  噬菌体鸡尾酒

  一些商业集团、政府机构、非营利组织和学术医疗中心已经开发了噬菌体库，包括可供研究和临床应用的噬菌体库。当临床医生要求为患者提供噬菌体时，一般可以采用两种方法。一种方法是提供“现成的”噬菌体鸡尾酒，期望混合物中至少有一种噬菌体具有针对特定病原体(如金黄色葡萄球菌)的能力。另一种更常用的方法是在鉴定出具有抗细菌分离物活性的特定噬菌体后开发个性化鸡尾酒。即使是个性化的鸡尾酒，也要使用多个活性噬菌体而不是单个活性噬菌体;如果对一种噬菌体产生耐药性，鸡尾酒中可能仍有其他活性噬菌体可用。

  目前还没有评估细菌对噬菌体敏感性的参考试验方法，但常用的方法有两种:双层琼脂覆盖空斑试验 (空斑试验)和在噬菌体存在时监测细菌生长动力学。简单地说，空斑试验包括在琼脂板上接种细菌分离物。当连续稀释噬菌体溶液观察到圆形清晰区或斑块时，分离株被归类为易感菌株。监测细菌生长动力学包括测量细菌分离物在噬菌体存在时建立对数生长期的能力，相对于没有噬菌体的细菌对照。

  一旦确定了合适的噬菌体匹配，噬菌体就会被表征，测序，确认噬菌体是可溶的，并纯化宿主细胞污染物，包括在噬菌体生产过程中由细菌裂解产生内毒素。然后，它们被生物制造，然后在特定的指导下送到治疗临床医生那里，以确保给药时噬菌体的稳定性。

  安全问题

  关于安全终点，现有的动物和临床的试验数据非常令人放心。噬菌体治疗与严重不良事件无关。有个别病例报告描述了由于察觉到不良事件而暂时中止或停止噬菌体治疗。由于在已发表的病例报告中，大多数患者患有慢性和/或危重症，并同时接受多种医疗干预，因此仍不确定哪些不良事件可归因于噬菌体治疗。无论如何，没有观察到一致的安全信号表明有任何常见的不良事件。文献报道的一些可能的不良事件包括:一名82岁的假性左心室辅助装置感染患者在静脉注射噬菌体后出现发热、喘息和呼吸短促，经对症治疗后缓解。患者能够继续接受较低剂量的噬菌体而没有发生事故。一例72岁男性患者，患有病态肥胖和金黄色葡萄球菌假体关节感染，在3次噬菌体治疗后发生可逆的炎症，促使其停用。

  重要的知识空白

  尽管有一些有前景的报告，但在噬菌体常规应用于临床实践之前，还有很多工作要做。噬菌体疗法遭受患者和临床医生的不熟悉，有限的产品可用性，相互矛盾的疗效数据，和一个模糊的监管环境。噬菌体治疗科学的主要空白包括最佳频率、剂量和给药时间;开发快速准确的实验室检测平台，包括可靠地预测噬菌体体外活性以及噬菌体混合物的任何相关拮抗作用或协同作用的参考标准;了解噬菌体耐药出现的频率;人类免疫系统在噬菌体功效中的贡献;药物制剂中噬菌体稳定性的优化。

  为了建立对噬菌体治疗的科学性和安全性的信心，需要使用特征明确的噬菌体进行严格的科学临床试验，这些噬菌体是纯的、已知测序的、具有明确的宿主特异性的，并在良好的生产规范水平的设施中生产。噬菌体在美国的广泛使用将取决于它们是否得到FDA的批准，因为现有噬菌体制造商的有限资源经常超负荷。随着医疗保健水平的不断进步，研究者仍将面临复杂细菌感染的挑战。确定这种无限供应的生物体是否是传统抗感染药物的重要辅助是至关重要的。

  参考文献：https:// DOI: 10.1093/jpids/piab012