噬菌體對細菌性疾病疾控治療的應用發展

劉淑雯

摘要：隨著抗生素在各領域廣泛應用，致病菌對大多數抗生素產生抗性，細菌耐藥性的出現使抗生素的效果越來越不明顯。噬菌體作為新的抗菌制劑在細菌性感染的治療方面具有抗生素無法比擬的優勢，可以顯著高效地提高細菌感染動物的存活率，近年來在畜禽疾病防控及人醫上都有愈加深入的研究及應用，成為細菌性疾病防治新突破。本篇主要綜述了噬菌體的抗菌及防治細菌性疾病的作用機理，噬菌體治療技術的研究、發展及應用，以及其現有進展與對該領域未來發展方向的展望等等。

關鍵詞：噬菌體；生物學特性；噬菌體治療；細菌感染

Abstract： With the wide application of antibiotics in various fields， pathogenic bacteria are resistant to most antibiotics， and the emergence of bacterial resistance makes the effect of antibiotics less and less obvious. As a new antibacterial preparation， phage has the advantage that antibiotics cant be compared in the treatment of bacterial infections， and can significantly improve the survival rate of bacteria-infected animals. In recent years， there has been more in-depth research on prevention and control of livestock diseases and human medicine. And application， a new breakthrough in the prevention and treatment of bacterial diseases. This article mainly reviews the antibacterial and antibacterial mechanism of bacteriophage， the research， development and application of phage therapeutic technology， as well as its current progress and prospects for the future development of the field.

Key words： phage； biological characteristics； phage therapy； bacterial infection

一、噬菌體的生物學特性

噬菌體能夠感染細菌、真菌、放線菌等微生物，病毒屬。Brussow 等[1]研究顯示：噬菌體在自然界中約有1032個存在，數目龐大。其生活周期過程呈現 2種類型，烈性和溫和噬菌體。噬菌體在侵襲細菌的過程中還表現出很獨特的專一性，一種噬菌體往往只侵染一種細菌或某一菌株，而對哺乳類動物細胞無任何影響。此外，其裂解細菌的效率非常高，效能十分驚人[2]。

二、噬菌體治療技術

（一）噬菌體治療的作用機理

不同類噬菌體生物學特性不同，通常情況下對噬菌體作用機理的闡述從烈性噬菌體展開。研究發現，溶菌周期的差異不影響噬菌體對細菌的破壞，一類是吸附注入，即以細菌的表面蛋白作為受體吸附到細菌上或利用溶菌酶降解細菌表面莢膜樣物質達到細菌細胞壁。一類是溶菌，該過程由噬菌體中專一溶解基因編碼的特異性蛋白或噬菌體自身蛋白介導的溶解系統來完成。

（二）噬菌體治療必要性及優勢

抗生素的濫用使越來越多的致病菌產生抗性，耐藥性問題日趨嚴重，現代畜牧業、醫學獸醫學界面臨巨大挑戰。噬菌體治療方法的出現及時地為這一問題帶來新機遇，這種方式十分必要，也具有無與倫比的優越性：噬菌體宿主譜窄；有宿主特異性，只破壞目標菌而不會破壞菌群平衡；隨宿主死亡而死亡，不會有噬菌體殘留；增殖很快；未發現嚴重的副反應；研制速度快，制劑獲取較方便，價格低廉等等。

（三）噬菌體治療局限

目前，噬菌體治療細菌性疾病技術效果顯著但不成熟，完全安全代替抗生素，還需大量研究成果作為支撐，總體存在許多局限：宿主范圍窄，應用范圍小；只作用特異病原；穩定性差；作用機制不明；噬菌體攜帶的一些毒素基因可能帶來不利影響，研究[3]表明：細菌還存在多種抵抗機制，如吸附抑制、流產感染和溶原狀態的建立等。

三、噬菌體治療應用

（一）應用及進展

1.畜禽生產

在禽類養殖業大腸桿菌病、沙門菌病、禽霍亂等細菌性疾病的發生概率較高且造成較高致死率，每年造成巨大的經濟損失。利用噬菌體治療細菌性禽病具備理論與試驗基礎，是解決這一問題的良好途徑[4]。

Barrow[5]等對由致病性大腸埃希菌K1引起的家禽敗血癥和腦膜炎的效果研究以及Atterbury[6]等對噬菌體清除34日齡肉雞體內沙門菌的效果研究，均表明噬菌體能夠顯著清除有害菌。噬菌體在禽類疾病控制方面獲得了許多成果。

2.家畜

家畜細菌性疾病眾多種類中，以大腸埃希菌引起的疾病最為廣泛與常見。Wall[7]等研究噬菌體對豬沙門菌的控制作用中認為適量噬菌體制劑可有效控制仔豬消化道沙門菌數量。李隴平等[8]對金黃色葡萄球菌與奶牛乳房炎的研究也有突破。

3.人醫臨床應用

早期臨床研究表明噬菌體的使用未產生明顯副作用。無論是東歐地區的臨床治療實踐，還是歐美等國開展的安全性研究均表明噬菌體具有較高的臨床安全性。對免疫功能不全患者的使用也未發現副作用[9]。

（二）實際應用安全性質疑

對噬菌體應用安全性的質疑，主要集中如下： 是否感染人體細胞；是否對人體有毒理作用； 是否破壞正常菌群； 是否引發內毒素血癥。

從理論上來說病毒具有嚴格的宿主特異性，通常認為噬菌體不會感染人或動物細胞。不少如Hwang [10]，Biswas[11] 等的報道也是如此。但上述研究多以療效評價為主要目的，缺少系統規范性，用藥者本身體質狀況不同也有影響。現階段仍存在安全質疑。[12]

（三）噬菌體疾控治療相關優化方法

噬菌體疾控治療存在不少威脅，但相應也發展出了不同的優化方法例如篩選、穩定并純化裂解效果好的噬菌體使其商品化；制混合制劑（雞尾酒）；提取裂解酶純化利用；噬菌體改造技術等等。

值得一提的是噬菌體改造技術，包括體內同源重組、酵母改造系統、合成噬菌體等方法。體內同源重組指兩條不同的含有一段23 bp以上同源序列的DNA鏈同源重組并人為進行插入、敲除或替換操作。合成噬菌體：直接合成則省略了改造、重組和篩選等諸多程序，在堿基水平直接合成目的噬菌體[13]。酵母改造系統在這里不作過多解釋。

四、展望

抗生素的耐藥性及治療效果問題愈加嚴重，人們正加急找尋其可靠替代品。噬菌體以其各方面的優越性被一些著名的科學家、醫藥公司及企業所關注，被認為是替代抗生素的首選。毫無疑問噬菌體治療細菌性疾病的應用將會不斷取得突破，越來越多噬菌體產品會走向市場[14]，逐步替代抗生素。

參考文獻：

[1] Brussow H， Kutter E. Phage ecology. In： Kutter E， Sulak- velidze A， editors. Bacteriophages： biology and applica- tions. Boca Raton， FL： CRC Press， 2005， pp. 129?163

[2] 李菁華， 孫延波. 噬菌體療法在耐藥性細菌感染中應用的研究進展[J] . 生命的化學， 2013， 39（3）： 632

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[9] 姜煥煥， 安小平等. 噬菌體治療細菌性感染的進展[J] . 中國生物工程雜志， 2010， 30（12）： 116- 122

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[12] 韓 晗， 李雪敏， 王爽等. 噬菌體作抗菌劑使用的安全性評價研究進展[J] . 江蘇農業科學， 2017， 45（22）： 19- 20

[13] 謝曉渝， 樂率. 噬菌體遺傳改造技術研究進展[J] . 生命的化學， 2017， 37（2）： 172- 173

[14] 王盛， 童貽剛. 噬菌體治療研究進展[J] . 微生物學通報， 2009， 36（7）： 1020- 1021