噬菌体制剂的研究现状及发展前景作者：赵庆友朱瑞良山东

1、噬菌体制剂的研究现状及发展前景 作者：赵庆友，朱瑞良*（山东农业大学动物科技学院 山东泰安 271018）来源：中国国兽药杂杂志20010-7期南宁兽药科科技网（南南网）m上传220100-9-1摘 要：噬菌体体制剂是是利用噬噬菌体溶溶解细胞胞的特性性而用于于治疗动动物的病病原菌的的临床感感染。早早在200世纪初初，噬菌菌体治疗疗就取得得了积极极的治疗疗效果。目目前传统统抗生素素治疗动动物细菌菌感染时时易产生生耐药性性，而噬噬菌体制制剂则表表现出许许多突出出的优越越性。本本文从噬噬菌体的的生物学学特性，噬噬菌体制制剂的作作用机制制，以及及噬菌体体制剂的的发展状状况和应应用前景景等方面面进行了了

2、论述。关键词：噬噬菌体；制剂；应用；现状；前景。Recennt AAdvaancees Andd Prrosppectts IIn BBactteriiophhagee Thheraapy ZHAO Qinng-yyou, ZHHU RRui-liaang* (Colllegee off Annimaal Sciiencce & Vetteriinarry MMediicinne,Shanddongg Aggriccultturaal UUnivverssityy, Taiiann, 27110188) Abstrractt: Phaage theerappy iis tto ttreaat

3、bbactteriial cliiniccal inffecttionns oof aanimmalss wiith baccterriollysiis. In thee 19920s, Phaage theerappy hhad hadd effficcienncy in cliiniccal treeatmmentt. MManyy crreatturaal eexpeerimmentts aand cliiniccal treeatmmentts iindiicatte tthatt phhagee thheraapy is a ppoteentiial altternnatiive m

4、etthodd foor ttreaatmeent andd prreveentiion of baccterria disseasse. Thiis mmethhod commes aloong, quuitee oppporrtunnelyy too coountter thee reesisstannce proobleem oof tthe anttibiiotiics. Frrom thee biioloogiccal chaaraccterristticss,thee thheraapy mecchannismm,thhe ddeveeloppmennt sstattus andd

5、 thhe aappllicaatioon pprosspeccts, thhe ssysttemiic ddisccusssionn off baacteerioophaage in thiis rreviiew.Key wwordds: Baccterriopphagge ; biioloogiccal ageentss; apppliicattionn; cuurreent sittuattionn; prrosppectts英国细菌学学家和内内科医生生Freederrickk Twwortt 和法法裔加拿拿大细菌菌学家FFlixx DHerrellle分别别在19915年年和19917

6、年年独立发发现了噬噬菌体，不不久之后后就用来来治疗感感染性疾疾病。ddHeerellle最最早从来来自痢疾疾的临床床样本研研究中观观察到噬噬菌体滴滴度的增增加正好好伴随着着病人的的康复过过程。他他将噬菌菌体称为为“外源源性免疫疫因子”1。1934年美国科学家报道了利用噬菌体疗法治疗肠球菌感染的成功率可达80%【2】。但随着抗生素的成功推广应用，二次世界大战之后美国和西欧的大多数国家都终止了噬菌体制剂的研制。近年来细菌耐药性问题不断突现，用抗生素治疗细菌感染面临巨大的挑战，一些科学家和临床工作者开始重视噬菌体制剂的研制。1 噬菌体体的生物物学特征征噬菌体(BBactteriiophhagee,

7、pphagge)是是以细菌菌为宿主主的一类类病毒，所所以又称称为细菌菌病毒，它它广泛存存在于自自然界中中，在绝绝大多数数原核生生物中都都发现了了相应的的噬菌体体。据报报道(AAckeer-mman,19887)通通过电镜镜观察到到的的噬噬菌体至至少已有有2 8850种种(株)，其中有有2 7700种种(株)是有尾尾的，大大肠杆菌菌噬菌体体发现的的最多，大肠杆杆菌也是是研究得得最深入入的一种种宿主。如如A类中中的T22、T44、T66，B类类中的TT1、TT5、，C类类中的TT3、TT7，DD类中的的X1174，EE类中的的F2、MMS2，FF类中的的Fd、Fl、MM13等等都属于于大肠杆杆菌的

8、噬噬菌体【3】。噬菌体体分为温温和性噬噬菌体和和烈性噬噬菌体，烈烈性噬菌菌体感染染细胞后后可立即即在宿主主细胞内内开始自自身的生生命循环环，引起起细菌细细胞的裂裂解。温温和性噬噬菌体侵侵入宿主主细胞后后，其核酸酸附着并并整合到到宿主染染色体上上和宿主主核酸同同步复制制。随宿主主菌的增增殖而增增殖的噬噬菌体称称为前噬噬菌体。如如果宿主主菌遇到到某种不不利环境境条件，前前噬菌体体可能被被激活进进而裂解解宿主细细胞。从从噬菌体体制剂的的角度考考虑，温温和噬菌菌体的实实用价值值不高，我们通通常提到到的噬菌菌体均为为烈性噬噬菌体。2 噬菌体体制剂作作用机理理噬菌体制剂剂作用于于细菌有有两种方方式：第第一

9、种方方式为裂裂解途径径，烈性噬噬菌体(Virruleent phaage)感染敏敏感细菌菌后，可在其其细胞内内快速增增殖并使使之裂解解。裂解解是一个个高度调调节的程程序化过过程，其其经典模模式是孔孔蛋白内溶素素途径。孔蛋白白控制内内溶素的的含量，而而内溶素素的多少少决定了了裂解的的时间4。噬菌菌体进入入细菌体体内后利利用细菌菌体内的的酶系统统，进行行其自身身生物物物质的合合成。然后子子噬菌体体以裂解解方式从从细菌体体内涌出出，造成成细菌的的死亡。例例如T系系噬菌体体侵入大大肠杆菌菌(B系系)的过过程约需需30 minn便能引引起被侵侵入菌的的裂解5。第二种种方式是是通过噬噬菌体的的分泌物物内溶

10、溶素而起起作用的的，内溶溶素是噬噬菌体进进入宿主主菌后利利用细菌菌体内的的物质合合成的一一类酶蛋蛋白。根根据宿主主菌的不不同可分分为两类类：革兰兰氏阳性性菌内溶溶素和革革兰氏阴阴性菌内内溶素。革革兰氏阴阴性菌有有三种不不同原型型的内溶溶素T44gpee、RR和T776，这三种种内溶素素都是可可溶性的的且小于于20KKda的的球蛋白白；革兰氏氏阳性菌菌的内溶溶素结构构复杂且且分子量量大于或或等于330Kda77 ，CC末端有有一个直直接与细细胞壁结结合的结结构域，能能够高度度特异性性的识别别细菌细细胞壁决决定簇。结结合区域域可以帮帮助酶在在厚厚的的细胞壁壁中保持持活性，并并且一旦旦孔蛋白白引发了

11、了裂解反反应，将将更加迅迅速和彻彻底的破破坏细胞胞壁。这这些结合合区域的的存在以以及高度度的专一一性，使使噬菌体体可以作作为一种种新型的的抗菌制制剂使用用。而革革兰氏阴阴性菌的的内溶素素则缺乏乏这些区区域。通通过生物物工程技技术分离离提纯内内溶素，用用于临床床感染治治疗。既既可以保保证治疗疗的高效效性，又又具有较较高的安安全性。例如，噬噬菌体CC1的内内溶素粗粗制品，纳纳克级就就可以在在5秒钟钟内杀死死1077个肺炎炎链球菌菌8。同样样数量的的内溶素素可以有有效预防防和治疗疗小鼠口口腔中的的链球菌菌。如果果使用不不同的酶酶不同的的方式攻攻击胞壁壁质，内内溶素对对链球菌菌的致死死性表现现出协同同

12、效应9。因因此，在在生产中中我们可可以利用用各种酶酶蛋白不不同的组组合，扩扩大宿主主谱有效效治疗生生产中存存在的多多重感染染。3 噬菌体体制剂的的应用细细菌性感感染是感感染性疾疾病中最最常见的的类型，而抗生生素自发发明以来来，一直被被认为是是治疗细细菌性感染疾疾病最有有力的武武器。正正因为这这样，抗生素素滥用的的现象非非常普遍遍，导致致致病菌耐耐药性日日益加剧剧。据报报道，目前在在许多国国家255%的肺肺炎链球球菌已经经产生耐耐药性。美国775%的的细菌感感染会对对一种或或多种抗抗生素产产生耐药药性，日本550%以以上的葡葡萄球菌菌分离株株具有多多重耐药药性110。随随着耐药药菌的日日益增多多

13、，抗生素素的治疗疗效果愈愈发不明明显，寻找新新的抗菌菌制剂已已经成为为刻不容容缓的课课题。噬噬菌体作作为一种种新兴的的治疗方方法，受到医医疗机构构的关注注。美国医医疗机构构在19999年年的国际际噬菌体体会议上上预测，在未来来的35年内内美国医医院将使使用噬菌菌体制剂剂治疗抗抗生素无无法控制制的感染染11。3.1作为为抗生素素的替代代者 随着抗抗生素的的不断应应用，细细菌的耐耐药性问问题日益益突现。现现今全球球耐药菌菌株多达达上千种种，而噬噬菌体制制剂是抗抗生素很很好的替替代者。20世世纪800年代，Smiith研研究小组组应用噬噬菌体治治疗大肠肠杆菌引引起的小小鼠、猪猪、牛、羊羊腹泻取取得了

14、较较好的治治疗效果果。研究究结果显显示，当肌肉肉注射或或脑内注注射感染染大肠杆杆菌时，单剂量量肌肉注注射噬菌菌体的治治疗效果果优于多多剂量四四环素、青青霉素、氯氯霉素、甲甲氧苄啶啶和磺胺胺类药物物肌肉注注射的治治疗效果果12。WWataanabbe等人人以小鼠鼠为实验验对象，应用分分离到的的噬菌体体KPPP10治治疗由绿绿脓杆菌菌引起的的小鼠肠肠源性败败血病，有效率率达666.7%13。据据在20008年年噬菌体体大会上上公布的的数据，在在治疗224名由由绿脓杆杆菌引起起慢性耳耳部感染染的患者者中，实验验组有550%的的患者症症状消失失，而对照照组只有有20%的患者者症状消消失。从实验验组患者

15、者耳部分分离到的的细菌数数量减少少了800%，而对照照组非但但没有降降低，甚至还还有所升升高14。而而在比利利时布鲁鲁塞尔，医学伦伦理委员员会也于于20007年批批准医务务工作者者用噬菌菌体治疗疗由绿脓脓杆菌和和金黄色色葡萄球球菌引起起的烧伤伤后感染染15。IIanddyouung等等发现从从噬菌体体中可以以提取具具有抗菌菌活性的的噬菌体体蛋白，这这项突破破性发现现使噬菌菌体抗菌菌治疗再再次成为为研究的的重点【116】。NNelsson等等从Cll链球菌菌噬菌体体中分离离出细胞胞壁水解解酶进行行了体外外实验，发发现该水水解酶在在体外可可以溶解解A型链链球菌，并并成功的的进行了了动物试试验，清清

16、除了寄寄生于动动物上呼呼吸道的的A型链链球菌，且且不干扰扰其它正正常菌群群，证实实了其抗抗菌效果果【177】。3.2用于于细菌的的检测 在世世界医药药和公共共卫生领领域，需需要建立立快速、特异、灵敏的的方法来来检测病病原细菌菌。基于于抗体检检测方法法灵敏性性好，但但费时费费力18。快快速PCCR方法法提高了了灵敏度度，并且且对许多多病原细细菌都有有效，但是成成本昂贵贵，而且操操作技术术难度大大。噬菌菌体具有有严格的的宿主特特异性，只能裂裂解某一一种细菌菌，甚至是是某一株株细菌，利用噬噬菌体途途径的方方法，可可提供方方便，快快速、高度特特异性的的选择，而而且成本本较低。Gali等报道发现一种高通

17、量的检测噬菌斑的技术，可以鉴定多重耐药性的结核分枝杆菌，总的检测时间只有48小时，其结果与BACTEC460TB敏感性检测方法（susceptibility testing method）所得到的结果完全一致19。Neufeld等利用新型电化学方法快速鉴定和定量分析病原菌。其原理是利用特异性噬菌体裂解宿主菌，释放出该细菌的胞内酶类，然后通过安培计测量来监测，从而确定病原菌20。3.3其他他应用 噬菌菌体治疗疗的概念念已经延延伸到感感染性疾疾病以外外的其它它领域。如如以丝状状噬菌体体为载体体，携带带目的基基因可以以在哺乳乳动物细细胞里表表达221。丝丝状噬菌菌体的遗遗传灵活活性使得得很多蛋蛋白可

18、以以与衣壳壳蛋白融融合表达达，进而而噬菌体体可以与与真核生生物细胞胞的表面面受体特特异性作作用。4 噬菌体体制剂治疗疗作用的的特点4.1无副副作用 传统统的抗生生素在治治疗细菌菌性感染染的同时时会杀死死消化道道中的正正常有益益菌，从而破破坏微生生态的平平衡，导致其其他耐受受性致病病菌的生生长，引起腹腹泻、胃胃肠感染染等副作作用，进而可可能引起起机体的的免疫力力下降而而导致全全身性的的感染。而而噬菌体体的治疗疗具有特特异性，只针对对致病菌菌，不会影影响到机机体内其其他的正正常菌群群。4.2细菌菌很难产产生抗性性 据报道道(Caarltton,19999)细细菌对噬噬菌体产产生抗性性的突变变频率为

19、为10-7,而而对抗生生素的抗抗性突变变频率为为10-6 222。而而且烈性性噬菌体体只有在在一定宿宿主体内内存活，能产生生相应的的变异以以适应细细菌的变变异，而传统统抗生素素不具备备这种优优势。4.3无残残留 噬菌体体是宿主主依赖性性的，会随着着细菌宿宿主的消消失而死死亡，不会残残留在动动物产品品中。5 噬菌体体制剂发发展前景景噬菌体自发发现之初初便用于于感染性性疾病的的治疗。虽然噬菌体制剂早期治疗的效果不理想，但不能因此否认噬菌体在临床应用中的价值。特别是随着生物技术的发展，我们可以在分子水平上改造噬菌体，扩大其宿主谱，增强裂解能力，敲除其毒力基因。噬菌体治疗还有许多潜在的优势。首先，从噬

20、噬菌体的的特性来来看，噬噬菌体可可以随宿宿主菌的的增殖而而增殖。并在细细菌感染染的整个个过程中中发挥作作用，而而不像抗抗生素那那样随着着时间的的推移疗疗效逐渐渐降低。其次，在解解决耐药药性问题题上，噬噬菌体具具有高度度的宿主主特异性性，可以以杀灭特特定的菌菌型，减减少耐药药性问题题的发生生。其原原因是噬噬菌体能能靶向到到达细菌菌表面受受体，从从而弱化化耐药突突变。另另外噬菌菌体可以以单独使使用，也也可以与与其它抗抗生素联联合使用用，以有效防防控疾病病。再者，从应应用方面面来看，噬噬菌体的的副作用用很小，对于那那些对抗抗生素敏敏感的人人来说，噬噬菌体制制剂更是是一种理理想的治治疗途径径。准确确选

21、择相相应的噬噬菌体也也可作为为预防用用制剂，而且噬噬菌体制制剂获取取比较方方便，价价格比较较低廉。总之，病原原菌广泛泛出现耐药药性，迫切需需要一种种新型抗抗菌制剂剂，而噬噬菌体正正是一种种很好的的选择。噬噬菌体制制剂的优优点在于于专一性性的裂解解特定病病原菌，不不会破坏坏机体的的正常菌菌群，维维持机体体内环境境的稳定定。但是是，我们们对噬菌菌体是如如何特异异性的与与细菌结结合，噬菌体体能否有效效地作用于于不断变变异的细菌等等方面的的知识了了解的还还很少。为为了噬菌菌体制剂剂治疗的的安全性性和可控控性，我们还还需要对对噬菌体体的生物物特性、噬噬菌体-细菌-宿主之之间的相相互作用用关系，特别是是体

22、内的的作用系系统做更更多的研究。 参考文献献:1dHerrellle,FF.19926.Thee bactteriiophhagee annd iits behaavioor,1117-1211. WWillliamms aand Willkinns,BBalttimoore, Md.2Paaynee RJJ,Phhil D,JJanssen VA.Phaage theerappy:tthe pecculiiar kinnetiics of sellfreepliicattingg phharmmaceeutiic- alssJ. CClinn Phharmmacool TTherr, 220

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