科学家正在改造病毒以对抗抗生素耐药性

 
世界正处于全球“超级细菌”危机之中。在许多常见的细菌感染中都发现了抗生素耐药性，包括结核病，淋病和沙门氏菌病，使它们难以治疗，即使不是不可能的治疗。我们正处在“后抗生素时代”的风口浪尖，在这种时代，针对这种抗生素耐药菌株的治疗选择越来越少。据估计，到2050年，抗生素抗药性将每年导致1000万人死亡，寻找治疗有害感染的新方法至关重要。
听起来可能很奇怪，但病毒可能是治疗细菌感染的抗生素的一种替代方法。噬菌体(也称为噬菌体)是感染细菌的病毒。
据估计，它们是地球上最丰富的生物，地球上可能有1031个以上的噬菌体。它们可以在许多环境中生存，包括深海战and和人类肠道。噬菌体虽然可以有效杀死细菌，但它们不会感染人体细胞，对人体无害。
尽管在1930年代使用了噬菌体疗法，但自那以后它已成为西方国家一种被遗忘的疗法。尽管这种治疗方法在前苏联很普遍，但西方国家并未采用这种方法，主要是因为发现了抗生素，这种抗生素在第二次世界大战后变得很普遍。
噬菌体可以有效地抵抗细菌，因为它们能够识别被称为受体的特定分子，从而使自身与细胞结合。这是“感染”过程的第一步。附着于细菌细胞后，噬菌体会将其DNA注入细菌内部。
这导致发生两件事之一。注入噬菌体的DNA后，该病毒将接管细菌细胞的复制机制，并开始产生更多的噬菌体。此过程称为“裂解感染”。它会使细胞分解，使新产生的病毒离开宿主细胞，从而感染其他细菌细胞。
但是有时，噬菌体DNA却被掺入细菌宿主的染色体中，成为“噬菌体”。它通常保持休眠状态，但是环境因素(例如紫外线辐射)或某些化学物质(例如防晒霜中发现的化学物质)的存在会引起噬菌体。要“醒来”，开始溶解性感染，接管宿主细胞并破坏它。
首选溶解性噬菌体，因为它们不会整合到细菌宿主的染色体中。但是，并非总是能够开发出可用于抵抗所有类型细菌的裂解性噬菌体。由于每种噬菌体只能感染特定类型的细菌，因此除非噬菌体可以在细菌细胞表面找到特定的受体，否则它们就不能感染细菌细胞。
但是，工程技术可以消除噬菌体整合到宿主基因组中的能力，使其对治疗有用。工程噬菌体甚至已经成功治疗了一名15岁女孩的耐药性脓肿分枝杆菌感染。
针对性治疗
噬菌体对细菌如此有效的原因是，它们只能感染特定物种。抗生素反而针对多种细菌，包括不会引起感染的“友好”细菌。
但这也意味着单个噬菌体不会杀死所有致病细菌菌株。而且由于细菌在不断发展，它们可以发展防止噬菌体感染的机制。例如，如果细菌细胞已经进化并改变了其表面受体，则噬菌体将无法附着并杀死细菌。
作为该进化过程的一部分，细菌可以迅速对单个噬菌体产生抗性。但是，由于噬菌体的类型很多，我们可以使用包含不同噬菌体组合的“噬菌体混合物”来针对物种中更广泛的细菌菌株。这减少了细菌对治疗中使用的所有噬菌体产生耐药性的机会。噬菌体也可以被工程化以感染更多的细菌菌株。
但是，所谓的CRISPR系统的存在可能会使在治疗中使用噬菌体的可能性变得复杂。 CRISPR是细菌的天然防御系统，可通过感染，疫苗接种或抗体转移使其对遗传物质(例如噬菌体)免疫。如果细菌以前曾遇到过相似的类型并发展了免疫力，则它们可能对噬菌体具有抗性。
但是噬菌体还开发了抗CRISPR蛋白，可以中和宿主细菌的CRISPR系统。这意味着尽管存在细菌CRISPR系统，噬菌体仍然可以有效。并非所有噬菌体都具有中和抗CRISPR蛋白的基因。但是具有工程化噬菌体基因组的能力，这些可以被整合到将来将用于治疗的噬菌体中。
尽管西药不常规使用噬菌体疗法，但俄罗斯和乔治亚州可以使用噬菌体鸡尾酒疗法。噬菌体疗法也是佐治亚州医疗服务中的常见部分，尤其是在儿科，外科护理和烧伤医院环境中。噬菌体可以单独使用，也可以与抗生素结合使用，它们的使用并未引起任何不良影响。
随着抗生素耐药性感染变得越来越普遍，噬菌体提供了治疗此类感染的能力。但是，要使噬菌体在治疗细菌感染中变得司空见惯，就需要继续研究噬菌体生物学，以更好地了解它们与细菌的相互作用。寻找除细菌外的有效细菌感染治疗方法，是进一步对抗抗生素耐药性的第一步。