病毒的益处

随着耐药性超级细菌的蔓延,研究人员正在转向杀死细菌的微生物

法蒂娜·拉莫斯

今年,世界突然意识到,地球上最强大和最复杂的物种 Tragically 竟然极易受到最微小和最基本的生物的侵害。传染病专家数十年来一直对此发出警告。威胁不仅来自新型病毒,例如导致 COVID-19 的病毒,它从动物传播到人类,还来自我们通过轻率使用抗生素而助长产生的微生物怪物:耐药性细菌,如 MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和多药耐药性鲍曼不动杆菌,有时被称为“伊拉克杆菌”,因为许多从伊拉克返回的士兵都感染了它。世界卫生组织预测,耐药性“超级细菌”导致的死亡人数将从今天的每年约 70 万人上升到 2050 年的近 1000 万人。

但具有讽刺意味的是,病毒,这种经常被视为克星的东西,可能最终成为我们对抗众多致命感染的救星。随着耐药性细菌的威胁日益增长,新抗生素的开发停滞不前,研究人员已将注意力转向噬菌体——字面意思是细菌吞噬者。这类病毒被认为是地球上最古老和数量最多的生物。像制导导弹一样,每种类型都进化为寻找和摧毁特定类型的细菌。噬菌体疗法长期以来在东欧用于对抗感染,但在 20 世纪 40 年代现代抗生素问世后,它在很大程度上被忽视了。本世纪人们的兴趣开始回升,“因为耐药性问题越来越严重”,洛克菲勒大学细菌发病机制和免疫学实验室主任文森特·菲斯切蒂说。借助现代技术,病毒学家可以将恰好合适的噬菌体与特定菌株的超级细菌精确匹配——有时会产生惊人的结果。

例如,汤姆·帕特森在感染了压倒性的伊拉克杆菌后死而复生,这要归功于他的妻子斯蒂芬妮·斯特拉斯迪,一位传染病流行病学家,她在世界各地搜寻可能拯救他的噬菌体。这对夫妇都是加州大学圣地亚哥分校的教授,在他们 2019 年出版的著作 完美捕食者 中讲述了他的故事。斯特拉斯迪此后与人共同创立了加州大学圣地亚哥分校的创新噬菌体应用和治疗中心。


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目前,噬菌体疗法仍处于实验阶段。在大多数情况下,它涉及制作针对个体患者细菌体外活性已知的几种噬菌体的定制混合物。在帕特森的案例中,使用了 九种不同的噬菌体,以不同的混合物形式每天多次注射到他的血液中,持续 18 周。斯特拉斯迪设想创建一个“拥有数万种噬菌体的文库,这些噬菌体已经过纯化、表征和测序”,供医疗调配师使用。研究人员还在为一些更常见的超级细菌菌株开发预混合噬菌体混合物。

然而,最先进的努力依赖于噬菌体酶,称为溶菌素,而不是整个噬菌体。噬菌体在细菌内部繁殖后,使用溶菌素穿透宿主的细胞壁,立即杀死宿主。菲斯切蒂实验室分离出的噬菌体基因制成的纯化溶菌素在 2 期试验中进行了测试,对象是 116 名患有血液或心脏葡萄球菌感染的患者,其中包括 43 名 MRSA 菌株患者。结果促使 FDA 将溶菌素(称为 exebacase)指定为“突破性疗法”,这意味着如果目前正在进行的 3 期试验证实这些发现,它将获得快速审批。

完整的 2 期结果尚未公布,但 ContraFect 生物技术公司的首席医疗官卡拉·卡西诺表示,“真正引起广泛关注的是我们在 MRSA 亚组中看到的情况。”ContraFect 公司正在开发 exebacase。在接受溶菌素和标准抗生素治疗的 MRSA 患者中,74% 的感染得到清除,而在接受抗生素和安慰剂治疗的患者中,这一比例仅为 31%。卡西诺说,30 天后的各自死亡率分别为 3.7% 和 25%。ContraFect 和其他地方正在研发其他溶菌素药物。

菲斯切蒂说,溶菌素与标准抗生素协同作用;它们可以刺穿超级细菌的细胞壁,使药物发挥作用。溶菌素还可以 清除生物膜——细菌、碳水化合物和污垢形成的粘性层——这些生物膜会导致持久感染,抗生素很难治愈。另一个优点是特异性:溶菌素在杀死目标的同时不会对微生物组造成附带损害。

噬菌体和溶菌素疗法仍有很长的路要走,但在当今世界大部分地区都受到病毒围困的时候,很高兴知道这些微小的入侵者有一天可能会拯救我们。

克劳迪娅·瓦利斯是一位屡获殊荣的科学记者,她的作品曾发表在《纽约时报》、《时代周刊》、《财富》和《新共和国》上。她曾担任《时代周刊》的科学编辑和《大众科学思想》的执行编辑。

更多作者:克劳迪娅·瓦利斯
大众科学杂志第 322 卷第 6 期本文最初以“病毒也可以是救星”为标题发表于大众科学杂志第 322 卷第 6 期(),第 22 页
doi:10.1038/scientificamerican0620-22
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