病毒的益處

隨著耐藥性超級細菌的蔓延,研究人員正在轉向殺死細菌的微生物

法蒂娜·拉莫斯

今年,世界突然意識到,地球上最強大和最複雜的物種 Tragically 竟然極易受到最微小和最基本的生物的侵害。傳染病專家數十年來一直對此發出警告。威脅不僅來自新型病毒,例如導致 COVID-19 的病毒,它從動物傳播到人類,還來自我們透過輕率使用抗生素而助長產生的微生物怪物:耐藥性細菌,如 MRSA(耐甲氧西林金黃色葡萄球菌)和多藥耐藥性鮑曼不動桿菌,有時被稱為“伊拉克桿菌”,因為許多從伊拉克返回計程車兵都感染了它。世界衛生組織預測,耐藥性“超級細菌”導致的死亡人數將從今天的每年約 70 萬人上升到 2050 年的近 1000 萬人。

但具有諷刺意味的是,病毒,這種經常被視為剋星的東西,可能最終成為我們對抗眾多致命感染的救星。隨著耐藥性細菌的威脅日益增長,新抗生素的開發停滯不前,研究人員已將注意力轉向噬菌體——字面意思是細菌吞噬者。這類病毒被認為是地球上最古老和數量最多的生物。像制導導彈一樣,每種型別都進化為尋找和摧毀特定型別的細菌。噬菌體療法長期以來在東歐用於對抗感染,但在 20 世紀 40 年代現代抗生素問世後,它在很大程度上被忽視了。本世紀人們的興趣開始回升,“因為耐藥性問題越來越嚴重”,洛克菲勒大學細菌發病機制和免疫學實驗室主任文森特·菲斯切蒂說。藉助現代技術,病毒學家可以將恰好合適的噬菌體與特定菌株的超級細菌精確匹配——有時會產生驚人的結果。

例如,湯姆·帕特森在感染了壓倒性的伊拉克桿菌後死而復生,這要歸功於他的妻子斯蒂芬妮·斯特拉斯迪,一位傳染病流行病學家,她在世界各地搜尋可能拯救他的噬菌體。這對夫婦都是加州大學聖地亞哥分校的教授,在他們 2019 年出版的著作 完美捕食者 中講述了他的故事。斯特拉斯迪此後與人共同創立了加州大學聖地亞哥分校的創新噬菌體應用和治療中心。


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目前,噬菌體療法仍處於實驗階段。在大多數情況下,它涉及製作針對個體患者細菌體外活性已知的幾種噬菌體的定製混合物。在帕特森的案例中,使用了 九種不同的噬菌體,以不同的混合物形式每天多次注射到他的血液中,持續 18 周。斯特拉斯迪設想建立一個“擁有數萬種噬菌體的文庫,這些噬菌體已經過純化、表徵和測序”,供醫療調配師使用。研究人員還在為一些更常見的超級細菌菌株開發預混合噬菌體混合物。

然而,最先進的努力依賴於噬菌體酶,稱為溶菌素,而不是整個噬菌體。噬菌體在細菌內部繁殖後,使用溶菌素穿透宿主的細胞壁,立即殺死宿主。菲斯切蒂實驗室分離出的噬菌體基因製成的純化溶菌素在 2 期試驗中進行了測試,物件是 116 名患有血液或心臟葡萄球菌感染的患者,其中包括 43 名 MRSA 菌株患者。結果促使 FDA 將溶菌素(稱為 exebacase)指定為“突破性療法”,這意味著如果目前正在進行的 3 期試驗證實這些發現,它將獲得快速審批。

完整的 2 期結果尚未公佈,但 ContraFect 生物技術公司的首席醫療官卡拉·卡西諾表示,“真正引起廣泛關注的是我們在 MRSA 亞組中看到的情況。”ContraFect 公司正在開發 exebacase。在接受溶菌素和標準抗生素治療的 MRSA 患者中,74% 的感染得到清除,而在接受抗生素和安慰劑治療的患者中,這一比例僅為 31%。卡西諾說,30 天后的各自死亡率分別為 3.7% 和 25%。ContraFect 和其他地方正在研發其他溶菌素藥物。

菲斯切蒂說,溶菌素與標準抗生素協同作用;它們可以刺穿超級細菌的細胞壁,使藥物發揮作用。溶菌素還可以 清除生物膜——細菌、碳水化合物和汙垢形成的粘性層——這些生物膜會導致持久感染,抗生素很難治癒。另一個優點是特異性:溶菌素在殺死目標的同時不會對微生物組造成附帶損害。

噬菌體和溶菌素療法仍有很長的路要走,但在當今世界大部分地區都受到病毒圍困的時候,很高興知道這些微小的入侵者有一天可能會拯救我們。

克勞迪婭·瓦利斯是一位屢獲殊榮的科學記者,她的作品曾發表在《紐約時報》、《時代週刊》、《財富》和《新共和國》上。她曾擔任《時代週刊》的科學編輯和《大眾科學思想》的執行編輯。

更多作者:克勞迪婭·瓦利斯
大眾科學雜誌第 322 卷第 6 期本文最初以“病毒也可以是救星”為標題發表於大眾科學雜誌第 322 卷第 6 期(),第 22 頁
doi:10.1038/scientificamerican0620-22
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