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噬菌体是对抗细菌的自然武器

已有 2478 次阅读 2023-8-11 06:54 |系统分类:海外观察

青霉素是人类历史上被发现的第一种抗生素。在1945年12月11日的诺贝尔演讲中,亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)讲述了他对污染培养板的霉菌的“偶然观察”如何最终导致青霉素的工业生产。在预测青霉素将对全球健康产生显着影响的同时,弗莱明还提出了一个有先见之明的警告:如果使用疏忽,对青霉素的耐药性将不可避免地改变“微生物的性质”,导致治疗失败。

The forgotten future of the phage | Science

2019年,联合国发布的一份关于抗微生物药物耐药性的报告预测,到2030年,抗微生物药物耐药性可能迫使多达2400万人陷入极端贫困,到2050年每年导致多达1000万人死亡(2)。记者汤姆·爱尔兰(Tom Ireland)的《好病毒》(The Good Virus)讲述了一种不同类型的抗生素原理的有趣历史,即被称为噬菌体或噬菌体的病毒破坏细菌的过程,因此非常及时,因为它有可能重新唤起人们对这种更针对性抗菌方式的兴趣。

1915年,英国医生弗雷德里克·托尔特(Frederick Twort)首次间接观察到,噬菌体由包裹在蛋白质胶囊中的一段DNA组成。它们的遗传指令完全依赖于细菌宿主的硬件,这些宿主执行噬菌体的所有代谢和复制功能。爱尔兰讲述了这些无情的捕食者如何“像巫毒娃娃中的针一样”穿透细菌,形成管道,通过这些管道在高压下注射基因。当它们触发自己的复制和自我组装时,噬菌体会消灭它们不幸的宿主。

噬菌体的抗菌特性于1896年由剑桥博物学家欧内斯特·汉伯里·汉金(Ernest Hanbury Hankin)首次记录,他前往印度调查恒河上游爆发的霍乱通常不会向下游蔓延的报告。在那里,他指出“恒河未煮沸的水在不到三个小时的时间内杀死了霍乱细菌”3)。随后表明,在恒河周围旋转的细菌大量伴随着大量的噬菌体。当噬菌体数量下降时,霍乱弧菌增殖,导致疾病暴发。

自学成才的“好斗和英俊”法裔加拿大人费利克斯·德·埃雷尔(Félix d'Hérelle)将是第一个意识到这些“看不见的微生物”可能构成抗菌疗法基础的人。他称它们为噬菌体,翻译自希腊语“食菌者”,并开始在巴黎儿童医院的医生身上测试它们的准备工作。1919年8月,德赫雷尔用噬菌体疗法成功治疗了一名患有志贺氏痢疾的男孩。

在有争议地认为噬菌体是人类免疫系统的一部分并被指控剽窃Twort之后,d'Hérelle背弃了西方。他将第三本关于噬菌体的书献给了苏联的领导人约瑟夫·斯大林,并接受了贵族乔治·埃利亚瓦(George Eliava)的邀请,乔治·埃利亚瓦于1936年在格鲁吉亚第比利斯建立了一个噬菌体研究所。噬菌体疗法在苏联被广泛使用,直到1991年苏联解体,有个阶段他们基本上无法获得青霉素及其衍生物,抗生素使用被谴责为nizkopoklonstvo或“西方的奉承”的证据。

尽管迄今为止,仍然没有明确的随机临床研究数据证明噬菌体疗法的有效性,但有足够的理由相信,针对单个菌株的定制噬菌体治疗可以在全球范围内成功开发和部署。这种“通用”抗菌系统可能包括大型自动化的治疗性噬菌体文库或使用序列数据库、合成基因组学和生成人工智能对天然和人工噬菌体的即时从头合成(4)。噬菌体流行程度十分惊人,其数量至少比细菌多10倍,为此目的提供了几乎无限的遗传信息供应。

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