噬菌体疗法的根源要追溯到100多年前,那时噬菌体甚至都还未被发现。1896年,英国细菌学家汉金检测了印度恒河及其支流亚穆纳河的河水。当地人相信,这两条河的河水能治病。汉金用陶瓷过滤器过滤河水,移除细菌和较大的微生物,剩下了一种能杀死霍乱弧菌的混悬剂。他由此推测,河水中的某种或某些物质在控制当地霍乱疫情方面起了作用。此后几年中有多份报告说,来自俄罗斯和世界其他地区的天然河水中有类似的抗菌特性。
20年后,另一名英国细菌学家托特在研究微菌球培养物时,发现了一种能杀死细菌的物质。但他不愿猜想它是一种病毒。20世纪10年代,法国-加拿大双重国籍微生物学家赫雷在检测感染志贺氏杆菌(痢疾病原体)士兵的粪便滤液时,发现了支持托特的证据。在把粪便样本添加到志贺氏杆菌培养物中几天后,赫雷在培养皿中看见了多个杀灭区(病原体被清除的区域)。赫雷猜测,正因为具有相同的杀菌病毒,所以其粪便能在培养物中杀死细菌的士兵很可能痊愈了。他的猜测没错。4年后,即1919年,采用分离自痢疾康复患者粪便样本中的噬菌体,赫雷治愈了感染相同病菌的儿童。他比托特的推测更大胆,他观察到了能杀死细菌的病毒在起作用,由此他编撰了“噬菌体”(意为“吃细菌者”)这个术语。他在1948年的一篇论文中写道:“我一下子就明白了:导致培养皿清晰斑点(指杀灭区)的,实际上是一种不可见的微生物,一种过滤性病毒,而且肯定是一种寄生在细菌上的病毒。”
实际上,当时没有人见过噬菌体。又过了20年,科学家才拍到了最早的噬菌体电子显微照片。但在这之前,噬菌体疗法已在全球被用于治疗一系列感染。比利时研究人员报告说,采用分离自多个不同来源的噬菌体,他们“治愈”了由葡萄球菌引起的多种皮肤感染;在印度和法国,通过静脉输入噬菌体,分别“治愈”了霍乱和链球菌导致的感染;在美国,采用噬菌体疗法治疗败血症和脑膜炎,据说也取得了“很好的”效果。
2011年,有科学家在研究了噬菌体疗法历史后指出,过去这一领域的迅速扩展具有这样的特征:人们热情似火,但常常对疗效夸大其词;与此同时,人们对噬菌体的病毒本质或噬菌体疗法的作用及缺陷了解很少。尽管一些制药公司从20世纪20年代就开始营销标准化的噬菌体药物,美国食品及药物管理局(FDA)却并未监管过这些药物的研发,而这些药物中也没有几种接受过严格的临床试验。
当务之急,是要找到对抗病菌的更好办法。
1934年,美国医学会的一份报告对噬菌体疗法作出首次客观评价。该报告的多位作者在分析了超过100项噬菌体研究后得出结论:只有对某些葡萄球菌感染来说,噬菌体疗法的疗效才是可靠的。在缺乏双盲实验(这种实验方法用于防止研究结果被安慰剂效应或者观察者偏好影响。在实验中使一个人盲,就是不告知其实验过程的信息。按照使参与者盲的程度,这种实验被分为单盲、双盲或三盲实验)和临床研究来测试噬菌体疗法有效性和安全性的情况下,该疗法在发达国家逐渐失去青睐。当抗生素在1928年被发现后,科学家把目光转向了无论是生产还是标准化都容易得多的抗生素。
近年来,诸如格鲁吉亚艾利亚瓦噬菌体研究院和格鲁吉亚国立微生物及噬菌体研究院之类的机构,为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染、大肠杆菌和志贺氏菌属引起的消化道感染等适应症提供商业化的噬菌体药物。艾利亚瓦研究人员还对许多感染采取联用多种噬菌体的鸡尾酒疗法。这些疗法中采用的噬菌体,分离自和百年前相同的噬菌体来源:阴沟、医院、河流、湖泊及其他一些噬菌体繁盛地。这些来源的纯化分离物被放在实验室细菌培养物中生长,目的是识别能对抗目标病原体的噬菌体种类。经过多年研究,艾利亚瓦研究院已经创建了一个分类仔细的噬菌体库,库中有成百上千只装着纯化分离物的小瓶子。科学家用这些分离物来制备定制的噬菌体鸡尾酒药物。
噬菌体攻击细菌(电子显微照)
该研究院表示,他们接诊的美国和西欧国家患者数量越来越多。到来之前,患者须先向该院快递药签和培养物等临床资料。该院首先测试他们已开发的噬菌体药物是否有效,如果无效,就从噬菌体库甄别噬菌体,制备并测试最终定制药物,证实疗效很好才会用于患者。这时,患者才会亲自来该院接受治疗。或者,该院会把噬菌体药物快递给患者,让其自行使用。
据推测,来自艾利亚瓦研究院及其他机构的噬菌体疗法成功案例,将推动该疗法逐渐进入现代药典。事实上,对这些机构发表的噬菌体治疗成功案例进行的多项回溯性分析,正在帮助研究人员弄清噬菌体疗法对哪些感染有效。受这些信息和美国国立过敏及感染性疾病研究院的一份报告(该报告指出了抗生素耐受应对方案)激励,全球多家药企正在准备迎接噬菌体药物的回归。
但许多问题依然未决。对噬菌体的实验室研究大多依赖已透彻了解的模型系统,例如大肠杆菌及其噬菌体,而用于治疗人体感染的鸡尾酒疗法中使用的大量噬菌体却被研究得很少。虽然噬菌体通常被认为对人体细胞无害(部分原因是它们在自然环境中和在人体内几乎无处不在),但科学家对噬菌体怎样与人体细胞(例如免疫系统的细胞)互动依然不了解。例如,最近有研究报告说,噬菌体或许能利用人体组织中的黏膜表面来提高它们的捕食活性。