使人致病的病原微生物存在于我們生活的方方面面，我們無時無刻暴露在細菌感染的風險中。是否有一種生物同樣讓細菌感到恐慌，在自然界中扮演著與細菌相克的角色呢？
今天，我們就來為您分享一個生態界神奇的病毒——噬菌體。
1 什么是噬菌體？
噬菌體（Bacteriaophage）是可以感染侵襲細菌、真菌、放線菌等微生物的病毒，它的名字來源于希臘文意為**“吞噬”**的單詞“phagos”，主要根據其具有裂解宿主菌的能力而得名[1-2]。大家雖然對它不熟悉，但是它們卻比細菌更多存在于我們的身邊，是地球上數量豐富、極具多樣化的生物實體，數量約達1031個，大概多于細菌10倍以上，它們控制著細菌的數量，與細菌共同進化[3]。
噬菌體在1915年就已經被發現，比當前應用廣泛的抗生素早了13年，由于當時正處于第一次世界大戰，培養繁瑣且窄宿主譜的噬菌體研究被擱置，1928年第一個抗生素——青霉素問世。
青霉素以其驚人的治療效果完勝噬菌體，導致絕大多數科學家將目光轉移到效果顯著的抗生素研發中[4]，仍有少數科學家依然堅持著對噬菌體基礎性能、疾病治療的探索，默默鉆研已經有百年歷史，為今天噬菌體作為耐藥菌感染替代療法打下了堅實的基礎。
近幾年抗生素的濫用，新的抗生素研制進程緩慢，耐藥細菌數量和種類急劇增長，科學家為了尋求解決辦法，更好的救治患者，想起了沉寂已久的噬菌體療法。
2 噬菌體的工作原理
噬菌體具有較高的特異性，換句話說，一種噬菌體只能攻擊有限范圍的細菌（該種細菌或其變異體）。噬菌體有兩個分類，烈性噬菌體和溫和噬菌體，它們對細菌的態度像它們名字一樣，一個“火爆”，一個“溫柔”。
噬菌體在識別到與自己適配的細菌表面抗原后，附著在其表面，使用尾巴下蘊藏的尾刺刺破細菌外殼，經過尾部擠壓將自己的DNA或者RNA注入到細菌內，烈性噬菌體利用細菌的營養成分迅速復制遺傳物質、組裝新的噬菌體，溫和噬菌體并不急著復制，先將自己的基因序列整合到細菌染色體上，隨著細菌分裂而分裂，代代相傳，當在必要時刻重新啟動裂解能力，迅速繁殖、組裝，細菌最終因內部壓力過高而裂解死亡、釋放噬菌體，新釋放的噬菌體立刻尋找新的目標重復以上步驟來殺死致病菌。目前噬菌體療法使用的噬菌體主要為烈性噬菌體。
3 噬菌體的特性
噬菌體具有較高的特異性、多樣性：
前文提到，一種噬菌體基本只能攻擊有限范圍的細菌（該種細菌或其變異體），自然界中噬菌體的含量豐富，不同識別范圍的噬菌體也形形色色。
噬菌體具有高效性：
噬菌體復制、增殖能力強，其在感染區域以指數型速度進行增殖，能夠迅速（24h之內）有效清除病原菌。
噬菌體具有良好的生物安全性：
噬菌體對其他非特異細菌不敏感，不會破壞其他菌群，同時由于噬菌體具有自限性，無法脫離細菌宿主而生存，因此一旦宿主消失，噬菌體便自行降解并排出體外，不會在體內滯留[5]。
4 噬菌體的應用
噬菌體治療已經逐步進入我們的生活，由于抗生素耐藥問題的不斷加重，噬菌體作為耐藥菌感染的替代療法在多個由于細菌感染所致的疾病中均有所突破。當前噬菌體治療的主要方向為全噬菌體治療和裂解酶制劑治療。
科學家利用噬菌體的高特異性，將多種不同抗菌譜的噬菌體混合，制成“雞尾酒制劑”，這種療法叫“雞尾酒療法”，是全噬菌體治療中的常用方法。為了提高殺菌效果，現在也有采用噬菌體和抗生素協同使用的方法進行治療。
目前已開發的醫用噬菌體產品涉獵多種細菌引起的疾病，如金黃葡萄球菌等引起的化膿性炎癥，傷寒桿菌和副傷寒桿菌引起的傷寒、急性胃腸炎或膿毒血癥，志賀氏菌屬引起的細菌性痢疾，李斯特菌、克雷伯菌引起的感染性疾病，以及其他致病菌導致的小腸結腸炎，急慢性結腸炎，菌群失調，耳、鼻、喉感染性炎癥等。
噬菌體參與預防的疾病包括鏈球菌性疾病，大腸桿菌疾病等多個胃腸道疾病，清除器官移植過程中可能存在的定植菌，增高器官移植成功率，以及多個表皮部位的菌群調整預防細菌感染[6]。
5 噬菌體或將是“超級細菌”的解藥
“超級細菌”泛指對多重耐藥性細菌，它們對幾乎所有抗生素具有抵抗作用，從而逃避死亡，我們一旦感染了這類細菌，很難治愈，一度出現無藥可醫，對健康造成了極大的威脅。
科學家為了解決這一難題通常僅有兩條路：其一，繼續研發新的抗生素與之對抗，在超級細菌產生新的耐藥性之前再次成功研發出替代品；另一個則是另謀他路，啟用噬菌體療法，在沒有噬菌體抵抗的基礎上殺他個措手不及。
如今抗生素的研制進入瓶頸期，研制速度緩慢，想用新的抗生素來緩解超級細菌帶來的壓力尤已力不從心，噬菌體或將是超級細菌的解藥，同時為重癥多重耐藥菌感染患者帶來了生的希望。
依據噬菌體的窄宿主譜性為選擇針對特異病原菌且避開正常菌群提供了可能，在保證治療的前提下，又對患者無害，解開了抗生素因其無差別攻擊致病菌和正常菌群的難題，為預防類似于抗生素對人體自身傷害的困擾提供了新的思路。
噬菌體時代已經到來，讓我們共同期待它加入日常醫療保障中，共同對抗致病菌侵擾。
本文科普主題源自《2024研究前沿》報告中 生物科學領域TOP10熱點前沿
【參考文獻】
[1] 叢聰, 李紀彬, 王麗麗, 等. 中國噬菌體的早期歷史文獻研究[J]. 國外醫藥（抗生素分冊）, 2023,44(2):73-82.
[2] Dion M R B, Oechslin F, Moineau S. Phage diversity, genomics and phylogeny[J]. NATURE REVIEWS MICROBIOLOGY, 2020,18:125.
[3] Salmond G P C, Fineran P C. A century of the phage: past, present and future[J]. Nature Reviews Microbiology, 2015,13(12):777-786.
[4] 洪若軒. 噬菌體療法治療細菌性感染研究進展綜述[J]. 現代商貿工業, 2019(13):71-74.
[5] 張志宏, 鐘佑宏, 王鵬. 噬菌體療法的研究現狀[J]. 中國熱帶醫學, 2021,21(7):698-703.
編輯 丨劉洋 趙娜
審校 丨李娜 李玉樂
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