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噬菌体(bacteriophage, phage)是感染细菌、真菌、藻类 、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故称为噬菌体。本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。作为病毒的一种,噬菌体具有病毒的一些特性:个体微小;不具有完整细胞结构;只含有单一核酸。可视为一种“捕食”细菌的生物。噬菌体基因组含有许多个基因,但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞,噬菌体既不能生长,也不能复制 。噬菌体是病毒的一种,其特别之处是专以细菌为宿主,较为人知的噬菌体是以大肠杆菌为寄主的T2噬菌体。跟别的病毒一样,噬菌体只是一团由蛋白质外壳包裹的遗传物质,大部分噬菌体还长有“尾巴”,用来将遗传物质注入宿主体内。噬菌体是一种普遍存在的生物体,而且经常都伴随着细菌。
感染了超级细菌的患者并非无药可救,噬菌体有望成他们的新救星。据《麻省理工技术评论》网站 29 日报道,随着 DNA 测序和人工智能的发展,美国一些初创公司正将这种“细菌杀手”变成抗生素的替代品。
随着越来越多的细菌对现有药物产生了抗药性,对替代品的需求很迫切。美国每年大约有 200 万人感染耐药菌,至少 23000 人死于感染。
噬菌体产生抗性的可能性很小,因为每种噬菌体只会感染特定类型的细菌。用噬菌体来抵抗感染的想法由来已久,但给病人注射噬菌体的效果难以预期。噬菌体治疗只能用于***严重的细菌感染患者,且是***后才被考虑使用的方案。
如今,DNA 测序和人工智能让找到合适的噬菌体变得更容易,从而将这一策略转化为更实用的治疗手段。
美国初创公司 AmpliPhi 生命科技公司***执行官保尔•格瑞恩特说:“我们可以快速为噬菌体测序,并得到确切的 DNA 序列。”他们调配的噬菌体组合可治疗金黄色葡萄球菌等细菌感染。“理想情况下,它可以从冰箱里直接拿出给病人用。”
另一家初创公司 Adpitive Phage 治疗公司希望利用人工智能为不同患者定制噬菌体治疗方案。目前实验室测试需至少 8 小时,才能获得噬菌体对特定菌株的***佳效果。但对危重病人来说时间可能太长,所以该公司正试图将这一过程自动化。他们开发了一种使用噬菌体和细菌基因组数据的机器学习算法,让其学习如何挑选特定噬菌体,***终实现了在数分钟内配置一小瓶***有效的噬菌体组合,来处理细菌感染。
目前,两家公司已经成功治疗了约 14 名有生命危险的病人,且在美国食品和药物管理局批准紧急使用许可的情况下,可以治疗其他一些病人。如果新方法奏效,噬菌体疗法***终可能成为治疗细菌感染的主流选择。
现在,两家初创公司计划开展临床试验,测试其疗法是否比当前的抗生素效果更好。不管怎样噬菌体疗法为抵抗超级细菌提供了新的解决途径。