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神奇的噬菌體——生命的暗物質

有關噬菌體的故事是從印度恒河發現并流傳開的,有人甚至将之看作抵禦新冠病毒的救星,然而真相如何呢?今天就跟大家分享有關噬菌體的知識。

神奇的噬菌體——生命的暗物質

新聞圖檔

事件一、英國細菌學家漢金(Ernest Hankin)1896年在印度恒河發現了印度人習慣把屍體扔進河,但印度的霍亂疫情比歐洲各地都緩和,他相信水裡有殺死病菌的物質。20多年後,英國細菌學家Frederick Twort和法國微生物學家Félix d'Hérelle各自獨立發現了一種可以殺滅細菌的微小物質。d'Hérelle将這類病毒命名為bacteriophage,即噬菌體。

神奇的噬菌體——生命的暗物質

印度恒河

事件二、2016年有一位美國人不幸感染被稱之為世界上六大超級細菌的伊拉克細菌,據說是他在去過埃及金字塔後感染上的。他試遍所有抗生素無效時,醫生往他體内注入噬菌體後,成功殺死體内的細菌,使他得到了康複。

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神奇的噬菌體——生命的暗物質

超級細菌

噬菌體是感染真菌、細菌、放線菌等細胞型微生物的病毒的總稱,廣泛分布于自然界。根據噬菌體與宿主菌的關系可分為烈性噬菌體,溫和噬菌體兩類。

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噬菌體3D效果圖

烈性噬菌體(virulent phage):感染宿主細胞後能在細胞内正常複制并最終殺死細胞,形成裂解循環(lytic cycle)。

溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體(lysogenic phage):感染宿主細胞後不能完成複制循環,噬菌體基因組長期存在于宿主細胞内,沒有成熟噬菌體産生。

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烈性噬菌體的一步生長曲線

。不同病毒的潛伏期長短不同,噬菌體以分鐘計,動物病毒和植物病毒以小時或天計。

在潛伏期的前一段,受染細胞内檢測不到感染性病毒,後一階段,感染性病毒在受染細胞内的數量急劇增加。自病毒在受染細胞内消失到細胞内出現新的感染性病毒的時間為為隐蔽期。

,進而證明子代病毒顆粒是由新合成的病毒基因組與蛋白質經裝配成熟,而不是通過雙分裂方式産生的。

裂解期:子代噬菌體裝配結束之後随即就會将寄主細胞裂解,形成新的噬菌斑,此時噬菌斑數直線上升,此時期即為裂解期。

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烈性噬菌體的裂解效果圖

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溫和噬菌體的侵染效果圖

溫和噬菌體在侵入寄主細胞後并不立即産生子代噬菌體的特征稱為溶源性。溫和噬菌體侵染寄主細胞後,将其DNA整合到寄主菌的染色體DNA中,這種處于整合狀态的噬菌體DNA稱為前噬菌體。前噬菌體随着寄主細胞的分裂而平均配置設定到子細胞中去,這是由于前噬菌體的遺傳資訊受到其自身編碼的特異性阻遏物的作用而暫時不能表達。

前蘇聯Eliava研究所自制的噬菌體“雞尾酒”制劑包含幾種噬菌體的複合制劑以拓寬抗菌譜,和(或)提高針對某一緻病菌的殺菌效果,目前該研究所學生仍然存在并持續進行着相關研究。近年來,随着高水準耐藥緻病菌威脅的不斷增大,更多的研究人員重新投入到了噬菌體療法的研究,美國、英國、德國等均進行了大量的實驗并取得了不錯的成果。

(一)噬菌體制劑的臨床用法

噬菌體作為微生物病毒,對細菌具有天然的裂解能力和與生俱來的适應優勢,而目前的抗菌藥不易突破血腦屏障進入腦組織,是以,噬菌體療法成為了一種抗生素之外的替代選擇,目前的噬菌體治療的臨床應用主要有以下5種:

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血腦屏障

1.全身應用治療,噬菌體的給藥途徑主要是口服和靜脈兩種,劑量方面仍無公認标準。

2.局部應用治療,其作用與抗生素類似,主要應用于局部感染,該法的實驗研究效果表明抗生素無效的情況下對血管相關性皮膚潰瘍等疾病仍有一定療效。

3.肺部感染吸入治療,該法也屬于局部治療,可應用于吸入治療的噬菌體制劑主要分為兩類:液體制劑(包括混懸液制劑、脂質體包封制劑)與固體制劑(吸入幹粉制劑),但制劑的效價與穩定性、吸入的方式等還需要基礎與臨床研究進一步完善。

4. 噬菌體裂解酶治療,在裂解性噬菌體感染細菌的過程中,共有2種裂解酶即病毒相關肽聚糖水解酶和噬菌體内溶素,目前臨床研究應用的裂解酶多為内溶素,部分制劑已經在臨床上使用,不良反應輕度。

5. 噬菌體與抗生素聯用,噬菌體殺菌機制與傳統抗生素完全不同,這也意味着噬菌體與抗生素聯合應用理論上可能存在協同效應。從目前的的報道來看,部分聯合治療的具有顯著的協同效應,具體療效還需更多的實驗資料支撐。

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聯合治療

噬菌體療法有其特殊性,其治療優勢明顯,主要表現在等五個方面。但噬菌體顯然也不是萬能的,有人甚至把噬菌體看作拯救新冠疫情的救星,這顯然誇大了噬菌體的作用效果。例如

噬菌體治療雖然已經有100多年曆史了,但要臨床上廣泛應用仍需更多的科研工作者繼續努力,争取取得新的突破。

有關噬菌體的研究還有很多很多,本文僅僅隻是挑選其中的一部分和大家共同分享,歡迎大家留言讨論。

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參考文獻:

王韌韬, 劉又甯. 噬菌體治療細菌感染的臨床應用與進展[J]. 中華結核和呼吸雜志, 2020, 43(06):539-543.

鄒秀月, 蔡德周. 噬菌體治療細菌性疾病的研究進展及發展方向[J]. 中國感染控制雜志, 2019.18(9):888-892.