噬菌体作抗菌剂使用的安全性评价研究进展

韩晗+李雪敏+王爽+张体瑶+姜金仲+王冉

摘要： 噬菌体因其病毒本质，作抗菌剂使用时其安全性常倍受质疑，为探究与论证噬菌体的安全性，综述了近年来噬菌体相关安全性评价的研究结果。以往研究中，无论是动物试验，还是人体临床试验，均证实噬菌体不会对机体产生明显的副作用，而最新的研究揭示了人体内源性噬菌体的存在及其可能的益生作用。噬菌体的应用被认为安全性较高，对于噬菌体的传统认知，可能将被颠覆与更新，不过仍有必要深入开展更为系统的研究，以及从分子水平上探讨噬菌体对人体细胞可能产生的影响。

关键词： 噬菌体；噬菌体治疗；安全性评价；毒理性；内源性噬菌体；抗菌剂；动物试验；人体临床试验

中图分类号： S852.65 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）22-0018-06

致病菌抗生素耐药性问题日趋严重，已使现代医学界与兽医学界面临巨大的挑战[1]。许多研究均表明，无论是临床相关致病菌，还是动物源性致病菌，大多已对常用抗生素普遍耐药，而许多食源性致病菌也表现出较为严重的耐药性[2-4]。因此，研发出抗生素替代物及能有效针对食品高危致病菌性污染的抗菌剂尤为迫切。

噬菌体是细菌的天然克星，其本质为一类细菌病毒，可感染并裂解对应的宿主细菌，从而具有用作抗菌剂的可行性[5-7]。近年来，在现代医学与兽医学领域，噬菌体用于治疗使用，尤其对治疗抗生素难治性感染，已彰显出巨大潜力[8-9]。在食品工业中，噬菌体作抗菌剂使用，尤其对防控如大肠杆菌O157、沙门氏菌、李斯特菌等高危致病菌造成的食品污染，也展现出巨大潜力[10]。因此，噬菌体极有潜力被开发成为一种高效的治疗剂或食品抗菌剂。

然而，由于病毒的本质，噬菌体常呈现出较为负面的公众印象。其用作抗菌剂使用的安全性始终遭受部分学者质疑。若无法有力地论证它的安全性，将对日后相关研究获取基金的资助与进一步开展造成极大障碍。因此，为探究与论证噬菌体的安全性，本文综述了近年来相关安全性评价的研究结果，为日后更深入地开展噬菌体抗菌性研究奠定了理论基础。

1 噬菌体用作抗菌剂的安全性质疑

噬菌体本质上是一类细菌病毒[5]。由于病毒一词常带有负面色彩，因此病毒用作抗菌剂应用于人体或是食品中，始终遭受部分学者质疑，甚至日后可能面临极大的公众阻力[11]。这一状况堪比转基因食品。

无论噬菌体应用于人体、动物还是食品中，关于其安全性的质疑，主要集中在以下4个方面：（1）噬菌体是否会感染人体细胞；（2）噬菌体的使用是否会对人体产生毒理作用；（3）噬菌体的使用是否会破坏机体正常菌群；（4）噬菌体的使用是否会引发严重的内毒素血症。

诚然，若无法就上述问题进行有力的安全性论证，将对日后噬菌体治疗相关研究获取基金的资助与进一步开展造成极大障碍。近年来，许多研究者已就此开展研究，并获得了积极的结果。

2 噬菌体作抗菌剂使用的安全性评价研究

噬菌体无处不在，被认为是地球上最为丰富的物种，总量可达惊人的1031个左右[5]。另据Weinbauer估算，在地球水体环境中噬菌体密度可达104～108 PFU/mL；在根际及土壤环境中密度约为1.5×108 PFU/g[12]。Bergh等表明，在未受污染的水体中，噬菌体的密度约为108 PFU/mL[13]。

人体或动物体被这些巨量的细菌病毒包围，必然长期较大概率地与其反复接触。实际上，从健康人体、动物体和食品中，均易检测出噬菌体[6-7，10，14]。显然，这些细菌病毒并未对人或动物造成危害。迄今为止，也未见任何有关噬菌体感染人体的报道[6-7]。病毒通常具有严格的宿主特异性，因此，可以认为噬菌体不会感染人或动物细胞。

2.1 动物试验研究

尽管噬菌体被认为不会感染人或动物细胞，在临床使用前对噬菌体进行安全性评价仍尤为重要。近年来，已有大量相关动物试验被报道，受试对象包括小鼠[15-27]、豚鼠[15]、大鼠[28]、家兔[29]、鸡[30-32]、猪[33-34]、牛[35-36]、羊[37]等。结果均表明，噬菌体的使用，安全性较高。

但值得注意的是，药物的毒性效应与剂量和给药方式密切相关。在常用治疗剂量下，药物可能很少表现出毒性作用，但在高剂量下，却往往会产生一定的副作用甚至毒理作用。此外，胃肠外给药比局部给药或口服给药等更易导致药物毒理作用的发挥[38]。因此，开展急性毒理试验尤为必要。Bogovazova等以小鼠和豚鼠为受试对象，评价了噬菌体的急性毒理性，研究结果表明，受试对象经肌肉注射、腹腔注射和静脉注射等不同胃肠外给药后，并未出现任何不良反应[15]。此外，即使将噬菌体剂量提高至常用治疗剂量的3 500倍，也未产生明显的毒理作用或引起任何组织学上的病变。Wang等研究表明，在对小鼠腹腔急性攻毒高剂量的噬菌体后，未引起任何副作用或各脏器组织学上的病变[16]。而其他许多研究，尽管未设置严格的急性毒性试验，仍表明噬菌体以高剂量胃肠外给药，不会产生毒理作用[17-22，30]。

除剂量与给药方式外，用药时长也是关键因素。亚慢性或慢性毒理试验，可用于检验噬菌体长期反复染毒机体后，可能产生的慢性毒理作用。据报道，Hwang等让大鼠每日口服108 PFU/mL噬菌體，在连续进行28 d后发现，受试对象并未出现任何不良反应，大鼠采食量、饲料转化率、体质量和脏器指数均与对照组无显著差异[28]。此外，研究者还表明，受试大鼠的肝、肾和脾未出现组织学上的病变；其血清中12种促炎细胞因子的水平均显示正常，机体未出现任何炎症征兆。而Biswas等在对小鼠腹腔长期反复接种高剂量（1010 PFU）的噬菌体后，受试对象未出现不良反应[17]。Mai等使小鼠连续90 d饮水口服噬菌体，结果表明受试对象心、肺、肝、肾、脾和胃未出现组织学上的病变，并且其血常规指标均正常[26]。笔者所在课题组也曾对小鼠连续腹腔注射或长期灌胃噬菌体，未发现有任何副作用产生[19，24]。endprint