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噬菌体应用方案在持续开发中

噬菌体应用方案在持续开发中

【摘要】:
在过去的几十年里,研究人员正在转向利用噬菌体裂解细菌控制食品业、商业性农业、和兽医学。

  多年以来,对于病毒的研究一直局限于其在疾病中扮演的角色和功能,因此,它们的名称也由此产生,如丙型肝炎病毒和烟草花叶病毒。确实,病毒使人生病,研究者普遍旨在研究如何防止病毒病。

噬菌体
  直到大约100年前,微生物学家Félix d’Herelle分离出了噬菌体,并用它们来治疗细菌性痢疾,我们才知道,病毒有时也能有益于我们。他们通过感染致病细菌,干预细胞基质,产生大量的噬菌体,这些病毒宿主释放的噬菌体可以波及整个菌落,最终摧毁所有的易感致病性细胞。
  因为噬菌体通常智能感染特定的细菌菌株,因此不同类型的噬菌体才能有效摧毁所有“问题细菌”。而获得不同类型噬菌体最好的方式就是直接从它们侵染过的细菌中将它们分离。
  D'Herelle's的具体方法是,从自行康复的痢疾患者粪便中分离相应的细菌并进行培养,再通过过滤去除细胞。然后,他将新的痢疾细菌暴露在滤液中,细菌细胞开始死亡。D'Herelle正确地推测出,噬菌体通过了过滤并且不断繁殖,杀死新的细菌细胞。随后他使用这种方法成功的治愈了痢疾患者。
  迄今为止,俄罗斯和欧洲的部分地区,仍然在使用类似的方法开发针对常见的人类病原体的噬菌体疗法,而美国则采用这种方法控制食物的细菌污染。
  但是D'Herelle也开始怀疑,很多噬菌体可能不都是会杀死它们的宿主的。相反,它们还会整合到宿主基因组中,为宿主的复制提供关键的DNA,还有可能赋予宿主新的基因和新的属性。例如,蚜虫的共生细菌的噬菌体可以防止寄生蜂的同时,并没有杀死它的宿主细胞。相反,它改变了细胞,还改变了蚜虫在捕食者和猎物之间的平衡,保护蚜虫的生态系统。

噬菌体侵染细菌
  尽管如此,这种病毒诱导的转化也会导致不确定的结果,就像转盘游戏。总会有一种可能性,那就是噬菌体可以给予细菌更高的致病性或耐药性。此外,研究表明,由于噬菌体对环境不可预见的影响方式,使用抗生素,甚至有时食用一些看似无害的酱油都可能会引起噬菌体细菌相互作用的改变。
  也许100年后,科学家仍既不能确切地描述噬菌体与细菌的相互作用机制,也不能预测它们在野生环境中的相互作用结果——很显然,噬菌体疗法的风险很高。
  事实上,这样的风险早已是美国开发噬菌体疗法人用药的一个主要障碍。而非处方噬菌体鸡尾酒,在法国、波兰和俄罗斯以药丸、液体、局部用药以及注射的形式销售,用于治疗皮肤感染到肠道烦恼。目前美国食品和药物管理局(FDA)不批准运用任何噬菌体疗法治疗人类疾病,部分是因为噬菌体-宿主相互作用的不确定性。
  随着医疗实践的发展,通过粪便移植可以改善我们的肠道微生物群。但是,这种不确定性变得显而易见,因为毫无疑问,这些疗法将把噬菌体和其共生细菌一同抑制。当前噬菌体鸡尾酒市场上另一个值得关注的是,大多数公司出售这种噬菌体混合物时,不提供任何信息。一项俄罗斯噬菌体鸡尾酒疗法的调查分析发现,它有较高的遗传变异程度。虽然噬菌体鸡尾酒不具备任何已知的致病基因,并在一些小型的人体试验中似乎是无害的,但研究人员依然告诫说,我们对于噬菌体的基因组知之甚少,很有可能一些隐藏的致病基因尚未确定。
  目前,已有一些医疗产品被开发出来,例如可生物降解的膜,能与噬菌体渗透并可以放置在需要清除和防止细菌感染的伤口。此外,研究人员已经能用噬菌体治疗小鼠肺部细菌感染。然而,在其他行业中,噬菌体可是一枝独秀。
  随着抗生素的日渐衰竭,在过去的几十年里,研究人员正在转向利用噬菌体裂解细菌控制食品业、商业性农业、和兽医学。在农业方面,利用噬菌体疗法配合其它方法使用,对于治疗某些植物致病细菌感染非常有效,治疗范围涵盖许多植物物种,无论水果还是蔬菜,甚至还有烟草。此外,奶制品生产和鱼类养殖、兽药开发等的噬菌体应用方案正在提出或开发中。废水处理过程中可以有效地利用噬菌体清除细菌的生物膜。

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