重新關(guān)注昔日的噬菌體療法

摘要：噬菌體療法（Phage Therapy）是指應用溶菌性噬菌體溶解細胞的生物學特征治療動物病原體臨床感染的方法。20世紀初期，噬菌體療法曾取得良好的治療效果，但隨著抗生素的發(fā)現(xiàn)及推廣應用，美國和西歐的大多數(shù)國家在第二次世界大戰(zhàn)之后就終止了噬菌體制劑的研制及噬菌體療法的應用。但近年來\"超級細菌\"的出現(xiàn)、相對滯后的抗生素研究使得很多科學家和臨床工作人員開始重新關(guān)注噬菌體療法。本文就噬菌體療法復興的必要性、噬菌體-細菌共同進化及噬菌體療法復興所遇到的現(xiàn)實障礙等方面進行了論述。

關(guān)鍵詞：噬菌體；噬菌體療法；耐藥菌

感染性疾病中細菌感染是最常見的類型，抗生素一直被認為是治療細菌感染的最有利武器，但全球范圍內(nèi)\"超級細菌\"的出現(xiàn)和相對滯后的抗生素研究威脅著人類健康，就如同回到了\"前抗生素時代\"，尋找新的抗菌藥物迫在眉睫。然而\"細菌病毒\"-噬菌體可以發(fā)揮抵御耐藥菌的作用。噬菌體是感染細菌、真菌、螺旋體或放線菌的病毒的統(tǒng)稱，一部分可使宿主菌裂解，因此稱之為噬菌體。1919年Felixd' Herelle對噬菌體療法進行了首次嘗試。20世紀30年代，抗生素取代噬菌體療法之前，噬菌體療法在大部分西方國家取得了商業(yè)性的發(fā)展。目前抗生素危機助燃了噬菌體療法的全球復興。我們需要給患者提供及時、快速、安全、量身定做的自然噬菌體，來適應可持續(xù)的治療途徑（如噬菌體療法）。這是現(xiàn)代醫(yī)學乃至整個社會所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

1 耐藥菌-現(xiàn)在社會的普遍威脅

隨著抗生素的過度使用和濫用，病原菌不斷出現(xiàn)耐藥性，感染性疾病的發(fā)病率和死亡率不斷攀升，由此造成的醫(yī)療費用也不斷增加，從而加重了社會負擔。無論是在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，醫(yī)院爆發(fā)性感染通常是由一小群病原體引起的（即屎腸球菌，金黃色葡萄球菌，肺炎克雷伯桿菌，鮑曼不動桿菌，綠膿桿菌，腸桿菌屬，以下簡稱\"ESKAPE 病菌\"）[1]。

此外，社區(qū)相關(guān)性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）感染和特殊大腸桿菌疫情表明社區(qū)越來越受到致命耐藥菌的威脅。

由于抗生素耐藥性問題的復雜性、巨大的研發(fā)成本、深入研究和開發(fā)新抗生素的時間局限性，抗生素耐藥問題是不可避免的，同時限制抗生素的使用也降低了利潤，因此，醫(yī)藥行業(yè)并不熱衷于繼續(xù)研發(fā)新抗生素。隨著抗生素研究行業(yè)幾近貧瘠，同時感染性疾病的發(fā)病率和死亡率穩(wěn)步上升，我們迫切需要尋找新措施。

2 噬菌體療法

噬菌體（細菌依賴性病毒），是否可以抵御耐藥菌[2-4]？溶菌性噬菌體可特異性附著于細菌細胞表面的相應受體上，通過細菌細胞膜注入自己的遺傳物質(zhì)，并利用細菌胞質(zhì)內(nèi)的轉(zhuǎn)錄和翻譯所需的酶、原料、核糖體等合成新的噬菌體。最后，細菌的細胞壁裂解，釋放出新組裝的噬菌體，然后它們可以再入侵新的細菌。細菌存在的地方必然會有噬菌體，可以說我們生活在噬菌體的海洋中，但這并不表明所有的噬菌體都是安全的。但在人類基因組中并沒有發(fā)現(xiàn)噬菌體相關(guān)核酸序列 [5-6]。大多數(shù)學者認為以前溶菌噬菌體在人體的大規(guī)模應用已經(jīng)證明噬菌體療法是安全的。

現(xiàn)在有些實驗室和中小型企業(yè)正在發(fā)展噬菌體雞尾酒或以噬菌體為基礎的產(chǎn)品來治療細菌感染[7]。在近一個世紀以前Felixd' Herelle第一次提出這種治療方法，并于1919年在巴黎首次用該療法治療患細菌性痢疾的患者[8]。后來，他在巴黎創(chuàng)立了噬菌體實驗室，這個實驗室生產(chǎn)了五種商用噬菌體制劑。20世紀30年代，一些制藥公司開始銷售幾種噬菌體制劑。然而，科學上的不確定性以及抗生素的發(fā)現(xiàn)和推廣使噬菌體療法在西方國家退居到歷史書中。因此，現(xiàn)有的關(guān)于噬菌體療效的知識主要是基于理論依據(jù)、實驗室觀察、動物模型[9-14]、健康人的安全性研究[15-16]以及幾十年醫(yī)療經(jīng)驗[17-18，21]。多重耐藥菌的出現(xiàn)已經(jīng)引起了西歐和美國對噬菌體療法的新興趣，這一點從那些關(guān)于噬菌體療法的論文在醫(yī)學文獻中呈指數(shù)增長便可體現(xiàn)出來。

3 噬菌體-非常規(guī)藥品

3.1噬菌體 我們可以將噬菌體看作是細菌的天然病原體，高達50%細菌死亡由噬菌體裂解所引起[22]，因此，噬菌體對細菌耐藥有較強的選擇性，而溶菌性噬菌體也只能通過感染和裂解特異細菌進行繁殖，噬菌體對細菌的特異性選擇則可以解決特異性耐藥。這種相互作用導致了細菌及噬菌體的共同進化，包括新噬菌體感染力和細菌防御能力的反復更新 [23-27]。最重要的是共同進化導致了細菌耐藥性和噬菌體感染范圍的不斷增加。最近的一項研究表明，體外熒光假單胞菌與多種噬菌體混合感染并沒有因為寄生沖突而加快或減慢對于宿主的適應[28]。這樣我們可以推測，患者體內(nèi)治療性噬菌體和感染性細菌之間的實時共同進化過程中，噬菌體是作為\"進化性抗生素\"發(fā)揮作用的。

3.2噬菌體-細菌共同進化 治療性噬菌體與傳統(tǒng)的醫(yī)藥產(chǎn)品（如抗生素為化學分子）不同，它們是天然的生物體，在保持生態(tài)環(huán)境（包括人體環(huán)境中）的細菌種群平衡中發(fā)揮著重要作用。因此，我們不能把它們看作傳統(tǒng)的醫(yī)藥產(chǎn)品，而是看作可以互動并不斷進化的抗菌產(chǎn)品，他們也可以與抗生素合用[29]。對于可持續(xù)的噬菌體療法來說至關(guān)重要的一方面是噬菌體-細菌共同進化，我們關(guān)注天然噬菌體是因為它們固有的與細菌共同進化的性質(zhì)使它們更適合靈活的治療應用，但共同進化也存在潛在的負面影響，例如，能夠使實驗中的熒光假單胞菌突變率增加。我們不能廣泛的不加限制使用噬菌體療法，也不能在沒有通過實時實驗研究確定副作用的情況時使用。

4 噬菌體療法在當前醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)與營銷中的障礙

根據(jù)當前歐洲監(jiān)管制度的一項分析[30]，以及與專家和有關(guān)主管部門的多次討論，雖然噬菌體產(chǎn)品的發(fā)展和銷售在技術(shù)上是可行的，但事實上它與傳統(tǒng)的可持續(xù)噬菌體療法是不相容的[31]。

4.1傳統(tǒng)醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)和市場營銷需要強有力的知識產(chǎn)權(quán)保護，但是現(xiàn)在對于天然噬菌體來說知識產(chǎn)權(quán)保護是很薄弱的。在專利法中，如果一項發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)中所未有的，即未被公知公用的，那它就是全新的。噬菌體或噬菌體雞尾酒療法在以前是沒有分離出或生產(chǎn)出的。噬菌體作為治療人類細菌感染性疾病的自然生物方面的文獻是非常多的，在歐洲東部使用噬菌體進行的臨床研究資料最近已翻譯成英文[18]。因此，在過去的一個多世紀里，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多天然噬菌體和它們的用途。歐盟法律允許已知物質(zhì)獲取專利，比如天然噬菌體在醫(yī)療中的應用，只要能證明這種用法是新的就可以，也就是證明這種應用不包含在目前已存在的用法中即可。

推廣噬菌體療法最大挑戰(zhàn)是必須按照國際標準進行大規(guī)模的臨床試驗，需要花費大量的資金且持續(xù)時間漫長。天然噬菌體作為治療藥物可能會激發(fā)科學家和企業(yè)家創(chuàng)造性地給噬菌體定義一個合適的、甚至更好的專利申請。

4.2噬菌體療法與傳統(tǒng)醫(yī)藥開發(fā)和銷售不符 噬菌體療法需要安全和明確的噬菌體。2009年，在布魯塞爾阿斯特麗德王后軍區(qū)總醫(yī)院的燒傷中心生產(chǎn)了噬菌體雞尾酒BFC-1。在得到布魯塞爾自由大學的醫(yī)學倫理委員會批準后，噬菌體雞尾酒BFC-1在布魯塞爾阿斯特麗德王后軍區(qū)總醫(yī)院燒傷科進行了初步研究。Kutter和他的同事在最近的一篇綜述中討論了這項研究[21]，沒有發(fā)現(xiàn)不良反應或副作用。

噬菌體與傳統(tǒng)的藥物如抗生素相比，主要優(yōu)勢是它能迅速地（短短幾天內(nèi)到幾周）進化到可以針對新興的抗噬菌體的致病菌株，因此噬菌體雞尾酒不應局限于傳統(tǒng)藥用產(chǎn)品的開發(fā)和許可途徑。即使歐洲藥品管理局最終會像每年批準季節(jié)性流感疫苗那樣批準噬菌體療法[32]，考慮到細菌耐藥正在快速發(fā)展，噬菌體療法發(fā)展需要幾個月的時間仍然太長。倘若能預測未來的致病菌，\"廣譜的\"雞尾酒就可以提前開發(fā)，并可以作為一線緊急醫(yī)療問題的藥物，從而消滅致病菌。雞尾酒必然會失敗的原因在于環(huán)境中的生物多樣性遠遠超出實驗室，那些最初有效的雞尾酒需要定期更新來應對不斷出現(xiàn)了的細菌的抗性。

4.3噬菌體療法與當前運營模式不相容 當前的知識產(chǎn)權(quán)保護以及開發(fā)和許可程序適用于抗生素，盡管過度應用和濫用導致了目前的抗生素耐藥性危機。如何可以將噬菌體療法可靠的和有限的使用方法推廣？是否可以與實際經(jīng)濟激勵相容？我們甚至懷疑世界合作管理組織會不會不提供任何保障，畢竟世界衛(wèi)生組織的主要目標是限制感染，而不是不支持可持續(xù)發(fā)展的方法。但我們認為經(jīng)濟模式最終需要從根本上重塑來適應更可持續(xù)的方法（如噬菌體療法）。

5 現(xiàn)狀

量身定做的方式、噬菌體可持續(xù)的天然屬性、知識產(chǎn)權(quán)等問題可能會阻礙醫(yī)藥公司全球范圍內(nèi)銷售噬菌體前期產(chǎn)品。規(guī)定的藥用產(chǎn)品開發(fā)和許可途徑使噬菌體療法相對于抗生素的優(yōu)勢不能顯現(xiàn)。因此，很難使靈活的和可持續(xù)的噬菌體療法與目前的醫(yī)療和制藥環(huán)境一致。在法國，Alain Dublanchet（一位使用噬菌體療法的專家）偶爾會將噬菌體療法用于無望的骨髓炎患者[31]。在澳洲，噬菌體療法在\"關(guān)懷治療\"的情況下成功救治了一位癌癥患者的難治性綠膿桿菌尿路感染[33]。

6 結(jié)論

噬菌體并不是簡單無生命的穩(wěn)定物質(zhì)，而是可進化的天然生物體。未來的可持續(xù)噬菌體療法應該充分肯定噬菌體-細菌共同進化方面的潛力。只有這樣，噬菌體作為天然細菌管理者的內(nèi)在潛力才能投入應用。然而，我們需要更多實驗研究來確定無限制的應用噬菌體療法潛在的負面后果。

噬菌體專一性的裂解特定病原菌，不會破壞機體的正常菌群，維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。但是，我們對噬菌體能否有效地作用于不斷變異的細菌等方面的知識了解的還很少。為了噬菌體制劑治療的安全性和可控性，我們還需要對噬菌體的生物特性、噬菌體-細菌之間的相互作用關(guān)系，特別是體內(nèi)的作用系統(tǒng)做更多的研究，同時噬菌體療法的實現(xiàn)也需要多個部門的通力合作來完成。

譯自Introducing Yesterday's Phage Therapy in Today's Medicine

Jean-Paul Pirnay；et al.Future Virology.2012；7（4）：379-390.

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編輯/劉小燕