肠道噬菌体——维持肠道微生物稳态

2023-01-13 00:00:00
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核心提示:噬菌体可能在恢复肠道微生物组平衡和控制疾病进展方面发挥关键作用,无论是通过外源性噬菌体干预还是粪菌移植,甚至是工程化噬菌体进行治疗。

  重点

  虽然一些胃肠道疾病可以使用各种抗生素方案来解决,但这种治疗方法有损肠道微生物群。噬菌体可能在恢复肠道微生物组平衡和控制疾病进展方面发挥关键作用,无论是通过外源性噬菌体干预还是粪菌移植,甚至是工程化噬菌体进行治疗。

  噬菌体控制胃肠道疾病进展

  噬菌体研究的重点是评估噬菌体混合物在降低致病菌水平方面的作用。

  Gogokhia等人从IBD(炎症性肠病)患者中分离的噬菌体对AIEC(粘附侵袭性大肠埃希氏大肠杆菌)肠道定植和肿瘤生长的小鼠模型进行实验。噬菌体处理组能够减少AIEC定植,减小肿瘤大小,并保护小鼠免受侵袭性细菌引起的癌症的侵害,从而提高小鼠的整体存活率。此外,与癌症发生,生长和转移相关的基因指标在噬菌体组小鼠中均表现出下调。

  在另一项Galtier等人的研究表明,单剂量的噬菌体鸡尾酒能够在14天内显着减少结肠炎小鼠粪便和肠道中的AIEC数量。该鸡尾酒在从CD(克罗恩病)患者采集的回肠活检匀浆中也有效,证明噬菌体是IBD患者AIEC感染的可行治疗选择。

  Federici等人使用噬菌体疗法靶向肺炎克雷伯菌的一个分支,该分支在4个地理上不同的IBD队列(法国,德国,以色列和美国)中被鉴定出来,并表现出独特的抗性组和运动组特征。结果表明,噬菌体鸡尾酒组合有效抑制粪便和肠黏膜中的肺炎克雷伯菌载量,显著降低肠道炎症。噬菌体稳定并持续存在于小鼠和人类模拟胃肠道内。

  噬菌体也被用作改变肠道细菌组组成的外源性试剂。结果表明,在小鼠模型中施用噬菌体可以直接影响易感肠道细菌,但也可能对肠道环境中的其他细菌物种产生级联效应。


  目前已开展的临床试验

  噬菌体目前正在作为膳食补充剂和治疗剂进行测试,以促进受试者肠道生态系统的平衡。在过去的二十年中,其他噬菌体混合物如噬菌体已成功用于预防和治疗由各种病原体引起的肠道问题。

  两项针对大肠杆菌的研究跟踪了健康个体和急性细菌性腹泻儿童,使用噬菌体鸡尾酒对肠道微生物群、肠道炎症和临床症状改善的影响。在第一项研究中,结果表明,随着噬菌体的消耗,粪便中的大肠杆菌丰度降低,有益的发酵丁酸盐产生真杆菌的增加,而促炎产气荚膜梭菌的减少。总而言之,这表明添加噬菌体对大肠杆菌有效,并有助于维持健康的肠道环境。添加噬菌体作为益生菌摄入的联合疗法可以延长肠道功能的改善和胃肠道不适的减少。将噬菌体鸡尾酒添加到益生菌动物双歧杆菌中,与仅食用益生菌的人相比,食用益生菌和噬菌体的人显示出胃肠道炎症和结肠疼痛的改善。

  Federici等人在1期临床试验中测试了口服抗肺炎克雷伯菌噬菌体鸡尾酒在健康成年志愿者中的可行性。他们的发现表明噬菌体在下肠道的活力、耐受性、持久性和安全性。值得注意的是,在任何研究中都没有观察到可归因于口服噬菌体应用的不良事件,噬菌体的基因组测序没有发现任何毒力因子。

  总之,需要进一步的研究集中在体内噬菌体-细菌-宿主相互作用上,这些研究可以解释生态系统中的噬菌体行为,优化噬菌体对细菌靶标的功效,并改善临床结果。

  参考文献:

  1.El Haddad L, Mendoza JF, Jobin C. Bacteriophage-mediated manipulations of microbiota in gastrointestinal diseases. Front Microbiol. 2022;13:1055427. Published 2022 Nov 17. doi:10.3389/fmicb.2022.1055427

  2.Gogokhia L., Buhrke K., Bell R., Hoffman B., Brown D. G., Hanke-Gogokhia C., et al.. (2019). Expansion of bacteriophages is linked to aggravated intestinal inflammation and colitis. Cell Host Microbe 25, 285–299.e8. doi: 10.1016/j.chom.2019.01.008

  3.Galtier M., De Sordi L., Sivignon A., de Vallee A., Maura D., Neut C., et al.. (2017). Bacteriophages targeting adherent invasive Escherichia coli strains as a promising new treatment for Crohn's disease. J. Crohns Colitis 11, 840–847. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjw224

  4.Federici S., Kredo-Russo S., Valdés-Mas R., Kviatcovsky D., Weinstock E., Matiuhin Y., et al.. (2022). Targeted suppression of human IBD-associated gut microbiota commensals by phage consortia for treatment of intestinal inflammation. Cells 185, 2879–2898.e24. doi: 10.1016/j.cell.2022.07.003

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