温和噬菌体可以用于噬菌体治疗吗?

2022-10-20 00:00:00
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核心提示:噬菌体是一种能够侵染细菌并且能够使其裂解的一类病毒,现如今,噬菌体在对抗“超级细菌”中起到了至关重要的作用。噬菌体是地球上数量最多的生物体,从细菌的进化,到生态的进化,进而关系到人类的健康,噬菌体无处不在,发挥着自身的作用,影响巨大。

  噬菌体是一种能够侵染细菌并且能够使其裂解的一类病毒,现如今,噬菌体在对抗“超级细菌”中起到了至关重要的作用。噬菌体是地球上数量最多的生物体,从细菌的进化,到生态的进化,进而关系到人类的健康,噬菌体无处不在,发挥着自身的作用,影响巨大。

  噬菌体可以根据生活周期分为烈性噬菌体和温和噬菌体。烈性噬菌体在感染宿主细菌后,利用宿主菌的转录翻译系统合成其自身所需要的蛋白质,组装、形成新的子代噬菌体颗粒,进而通过使宿主细胞发生裂解,并释放子代噬菌体。根据烈性噬菌体的这种特性,目前大多数用于对抗“超级细菌”感染的研究当中。温和噬菌体感染宿主细菌后不会引起宿主发生裂解、死亡,而是能够将自身的基因组整合到宿主的基因组当中,随着宿主菌的复制而发生复制,在受到外界的刺激时,例如丝裂霉素等,温和噬菌体也可以进入裂解周期。


  烈性噬菌体已经普遍用于噬菌体治疗,但是相比之下温和噬菌体的应用被大众避免了,原因是由于温和噬菌体具有通过专门的转导细菌之间基因转移的能力,例如,温和噬菌体可以通过这种能力进而促进抗生素的耐药性,这种事情的发生可能会增加细菌的毒性。但现在,测序技术和合成生物学的进展为探索使用温和噬菌体治疗细菌感染提供了新的机会。通过现有的技术,我们可以大大扩大我们的军备,以应对不断升级的抗生物细菌威胁。

  温和噬菌体用于噬菌体疗法的优势

  温和性噬菌体广泛存在于自然界中,对已测序的细菌进行分析发现,约一半的细菌基因组中含有温和性噬菌体,这为噬菌体的发现和分离提供了方便。另外对于一些难以培养或者厌氧的细菌而言,在细菌基因组中寻找温和性噬菌体进行分离或许比在自然环境中分离裂解性噬菌体更容易一些。

  利用温和性噬菌体的整合特性,结合合成生物学技术和CRISPR-Cas技术改造温和性噬菌体,使其特异性的干扰宿主菌的代谢功能或者攻击耐药基因,从而破坏细菌或者使原本耐药的细菌重新获得对抗生素的敏感性。由于这种方法不会导致细菌的裂解,也就降低了细菌释放内毒素的风险。

  温和噬菌体如何用于治疗?

  目前,虽然严格的烈性噬菌体仍然是治疗目的的首选,但也可以使用天然温和性噬菌体进行治疗,虽然部分研究显示该方法取得不错的效果,但考虑到某些温和性噬菌体的整合可能会增强细菌的毒力等,该方法并未普及。也有很多研究专注于改造温和性噬菌体用于治疗或者鸡尾酒疗法。下表列出了目前已有的一些使用温和性噬菌体进行治疗的研究。

  表1. 使用温和噬菌体进行治疗的研究结果总结


  合成生物学也为探索温和噬菌体整合到细菌基因组中用于治疗目的的自然能力创造了可能性。相信在未来随着技术的成熟,温和噬菌体用于临床治疗会更加成熟,对抗“超级细菌”、补充噬菌体治疗手段将更上一层楼。

  参考文献:Phage Therapy: Going Temperate? DOI:10.1016/j.tim.2018.10.008

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