噬菌体在疾病治疗方面的应用和发展趋势

噬菌体在动物疾病治疗的应用和展望

摘要：如今细菌耐药能力的增强，动物肿瘤的频发以及不少珍稀动物濒临灭绝，使得迫切需要一种能有效抑制疾病发展的药物。而噬菌体作为一种特殊的病毒，具有“捕食”细菌和治疗癌症的能力，能有效治疗疾病的发展。人们也逐渐开始重视噬菌体在疾病治疗中的应用潜能。本文就噬菌体治疗的发现，实际应用，优势及其中所包含的缺陷问题进行综述，并对噬菌体治疗的未来提出展望。

关键词：噬菌体，细菌，肿瘤，治疗

Abstract：With the increase of the tolerance in bacteria,the frequent cancer and many endangered animals , we urgently need a pill which can effectively inhibit the development of the disease. Phages as a special type of virus, have the ability to feed on bacteria and treat cancer which can treat diseases effectively.People began to pay more attention to the potential application of phage in disease treatment.This paper researched on the recent progress, the practical application, advantages and disadvantages of phage treatment, etc.

Key word：phage; bacteria; cancer; therapy

噬菌体准确的名称应该是细菌病毒，噬菌体分为烈性噬菌体及温和性噬菌体,前者可在敏感宿主菌内增殖,并使之裂解,亦称为毒性噬菌体。后者基因组整合于宿主菌基因组中,成为细菌DN A的一部分,不单独复制,带噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌。是感染细菌，支原体，螺旋体，放线菌以及蓝细菌（蓝藻）的一类病毒，是细菌的病毒入侵的细菌细胞，在裂解性噬菌体的情况下，破坏细菌的代谢，使细菌裂解。典型的噬菌体是大肠杆菌T4噬菌体。噬菌体可以使混浊的细菌液体培养物变为清亮，在固体培养基上可以使细菌裂解而呈现无细菌生长的区域。这也是它能够治疗细菌感染和肿瘤疾病的原因。

1.噬菌体的发现

d’Herelle---噬菌体学的灵魂人物。噬菌体这一类病毒是在1915年英国Twort在葡萄球菌中首次发现的,他在接种牛痘疫苗液于营养琼脂平板发现长出的污染的微球菌的菌落有变为玻璃状透明的异常现象，当时他以简短的笔记形式发表了这一发现。但未引起人们的注意。直至1917年加拿大人Felix,d’Herelle在法国巴斯德研究所又独立发现痢疾杆菌噬菌体后，噬菌体才正式出现。之后d’Herelle对巴基斯研究所附属医院的痢疾患者进行研究，将粪便悬液滤过，与志贺氏痢疾菌一同加入肉汤中培养，一次偶然，混合培养的菌液变为透明，而此病人的病情也开始好转并痊愈。他将此透明的菌液的过滤液再加入于志贺氏菌新鲜斜面培养物的悬液中，培养约10h 后又变透明，由此分离到第一株痢疾杆菌噬菌体，并命名为“Bacteriophage”即“细菌的食者”之意，简称“Phage”[1]。

第1次公开报道的噬菌体治疗尝试是在1921[2]。1921年治疗了几位痢疾患者，并在一天之内恢复。d’Herelle并没有就此终止，而是对噬菌体治疗着迷般不断进行研究。例如，他使用各种噬菌体制剂处理印度的霍乱和淋巴腺鼠疫的数千人[3]。此外，随着噬菌体的逐渐被世人所知，一些公司开始对各种病原菌噬菌体开始研究生产，噬菌体商业产业逐步的发展起来。并且吸引了许多学者和医学家们的广泛重视。西方研究人员发现了1种可裂解大部分沙门氏菌、志贺氏菌的新型噬菌体叫T4噬菌体。利用噬菌体制成的制剂已成功地治愈了实验动物因上述致病菌引起的急性腹泻。在1921-1940年间致力于噬菌体治疗有着大量的研究，但结果都不一致。抗生素的出现最终导致了人们对噬菌体疗法的兴趣逐渐消退。但由于细菌的抗药性能的逐渐增强，动物面临着严峻的现实。我认为噬菌体疗法仍然具有它的优势性。在肿瘤方面，1940年Bloch发现噬菌体能在肿瘤组织中浓聚，并且能抑制肿瘤牛长。此后，Dabrowska[4, 5]等进一步证实噬菌体具有抗肿瘤活性。

2.噬菌体疾病治疗

2.1噬菌体治疗细菌感染的应用

噬菌体具有特异性裂解细菌的作用，在裂解性噬菌体的情况下，破坏细菌的代谢，使细菌裂解[6]。在细菌体内不易产生耐药性，如今抗生素的出现虽也能达到治疗细菌的效果，却增强了细菌的耐药性。噬菌体目前在铜绿假单胞菌[7]，大肠杆菌[8]，结核分枝杆菌[9]等感染中均有成功使用噬菌体治疗的报道。华中科技大学的胡北在噬菌体治疗耐亚胺培南铜绿假单胞菌感染的研究中，分离并筛选出2株相对广谱的噬菌体DA392、01093。在动物感染模型中证明噬菌体A392在MOT>10．01时能有效杀灭耐亚胺培南铜绿假单胞菌，显著提高感染小鼠生存率。延迟治疗3小时仍有40％的生存率。且其对机体没有明显的毒副作用[10]。王珂[7]等人也研究出早期应用噬菌体对铜绿假单胞菌引起的肠源性感染有明显的治疗作用, 提示噬菌体可以作为一种新型的

抗感染生物制剂。

随着研究的持续进行发现，噬菌体编码的裂解酶也显示出对某些病原菌的裂解作用，我国利用猪链球菌的裂解酶能有效的裂解猪链球菌[6]。噬菌体内溶素作为噬菌体的裂解酶杀灭细菌的能力在1957年就被首次报道了，但直到2001年才证明纯化的重组内溶素可以作为大鼠感染粤组链球菌属的治疗手段[11]。

2.2噬菌体治疗肿瘤的应用

噬菌体具有标记筛选抗癌物质的作用，溶原菌的前噬菌体经化学药物诱导，可以较不经诱导而自发产生噬菌体的数量明显增加，有这样作用的物质不少是抗癌物质，国外不少学者皆以此为探索。Hye-Yeon Park用噬菌体展示了乳腺癌干细胞单链抗体的鉴定[12]。我国也有许多这方面的研究，李晓慧等人研究结果证明异种血管内皮生长因子基因重组T7噬菌体疫苗可干扰机体对自身VEGF的免疫耐受,可产生较高水平的特异性抗VEGF抗体,并具有抑制小鼠Lewis肿瘤生长的效应[13]以及人造病毒噬菌体首批癌症疫苗由美科学家首次人工合成，利用体外抗原免疫疗法有望延长脑瘤患者术后生命[14]，也经过动物实验对动物的脑癌进行治疗。癌症肿瘤作为全世界都无法治疗的疾病，噬菌体的研究对其的未来发展具有特别重要的作用。在如今珍稀动物不断减少的时代，噬菌体治疗成为未来细菌治疗和癌症治疗的风向标。

3.噬菌体治疗的优势和缺陷问题

3.1优势

大多数的研究人员在谈到噬菌体的优势时不免会是指数增殖[3]，噬菌体在进入宿主细胞后，每个裂解周期能产生200个子代，以200n的速度增殖，理论上讲, 一个噬菌体颗粒就

足以杀死细菌,称之为“全”或“无”效应[15]。在其治疗细菌感染中具有重要作用。噬菌体与抗生素相比，抗生素的缺点是会造成细菌产生耐药而使抗生素失效，但是在噬菌体中不会对耐药性有任何影响。噬菌体对理化因素的抵抗力也较宿主强，能耐受低温和冰冻，能够存活数年。由于噬菌体是病毒，它只能在宿主中存活，所以它在宿主死亡后也会消失，不会残留体内对机体产生伤害，而抗生素虽然对治疗细菌效率高，但是也会杀灭体内的有益的细菌。所以噬菌体具有安全性和高效性，是未来动物疾病治疗的发展趋势。

3.2缺陷问题

噬菌体治疗具有专一性，每一种噬菌体只能对应治疗一种细菌，即噬菌体只能裂解其易感宿主菌，对同一菌属的不同菌种没有作用，使噬菌体作为抗菌剂广泛应用受到限制。这就意味着要在每次治疗时确定细菌种类，过程比较繁琐，并且给药途径的确定较为困难，噬菌体位于血液中容易失活[16]，并不适合静脉注射，而且不同噬菌体制剂使用的最佳条件均不相同，即使研究出相应的制剂进行治疗，仍然需要一段较长的时间来对该制剂进行探讨研究最佳的使用方案。归根结底噬菌体作为一种病毒具有抗原性，会刺激机体产生抗体，消灭噬菌体，这样噬菌体就没有能力达到治疗的作用。

4.展望

目前，噬菌体用于人的治疗正在进行研究应用，对于动物治疗的技术还有很大规模的提升。大部分的疾病，现在均由抗生素治疗，人们并没有重视噬菌体对于疾病的治疗，但是随着抗生素