你不知道的噬菌体

颜士州

噬菌体的发现历史

什么叫噬菌体？它是一种侵袭细菌的病毒，寄生在人体细菌内。只要有细菌生存的地方就有它的身影。噬菌体很小，呈多种形状，大多形似蝌蚪。它由核酸和蛋白质两种物质构成，这两种物质相互保护。核酸只有一种类型，即DNA或RNA，双链或单链，环状或线状。噬菌体分毒性噬菌体和温和噬菌体。毒性噬菌体产生于病菌之中，繁殖能力极强。温和噬菌体繁殖能力稍弱一些，只有在温度等环境适合的情况下，运动能力才会加强。

早在1915年，英国伦敦医学研究所所长特沃特就在研究天花疫苗的痘苗病毒中发现了一种非常活跃的活细胞。它在病菌外面活动，吞噬着病菌，而且他还发现这种细胞特别透明，有它存在，病菌数量就明显减少。特沃特的这一发现证明了存在一种奇特的细菌病毒。可惜那时候正处于第一次世界大战期间，这一研究被束之高阁。

与此同时，加拿大细菌学家费利克斯·德赫雷尔也在巴黎进行研究。1915年8月，一场较为严重的痢疾肆虐在法国骑兵中队，整个部队几乎失去了战斗力。德赫雷尔从患者的粪便中发现了痢疾杆菌。他通过显微镜观察到，经过一段时间，细菌反而越来越少。他由此推断存在一种吞噬细菌的病毒，并称其为噬菌体。

由于当时医学界为此事争论激烈，他逐渐放弃了这方面的研究。后来马克斯·施莱辛格明确了噬菌体的定义。他通过实验证明了纯化的噬菌体最大直径为0.1微米，质量大约4x10克，它们由蛋白质和DNA构成，二者占比大体相等。

1938年—1970年期间，生物学家德尔布吕克在试验中发现，有一种受感染的细菌经过半个小时的潜伏期后释放了大量噬菌体。后来他与意大利萨尔瓦多进行了噬菌体的研究。1942年3月，他们第一次获得了噬菌体的清晰照片，并首次分离和鉴定了噬菌体变异株。

1953年怀亚特和科恩开始对细菌和受噬菌体感染的DNA的合成进行了长达10年的研究。最关键的研究表明，病毒能把遗传信息引入受感染的细胞中。

医学界通过长达一个世纪的研究，从噬菌体中得出的遗传和生化概念促进了病毒学的进一步发展。1958年，我国第一位细菌学博士余贺教授，就曾利用噬菌体成功治疗烧伤病人的感染，成为微生物学界的一段佳话。

当然噬菌体有时有益，有时也会有害，益在它会“吃”掉某些在人体内的病菌，害在它可能会“吃”掉一些益菌，造成负面影响。

抗超级细菌中的作用

2015年年底，美国加州大学圣迭戈全球健康研究所所长兼传染病流行病专家斯特拉斯迪和丈夫帕特森两个人一起去埃及旅游，游览了金字塔后，她丈夫突然出现了身体不适，继而不停地出现类似感冒的症状，斯特拉斯迪预感形势不妙，赶紧把丈夫送到了开罗的诊所。但治疗无果，于是她又把丈夫转至法兰克福医院。医院最终确诊帕特森感染了一种高死亡率的超级细菌——“伊拉克細菌”。由于这种超级细菌抗药性强，现有的抗生素无可奈何，斯特拉斯迪没办法，只好再将其丈夫送回了老家圣迭戈。

圣迭戈的医生也是束手无策，使斯特拉斯迪陷入了绝望。这时她猛然想起在抗生素对付不了细菌的情况下，自然界的食物链中必然存在它的天敌，而这个天敌就是噬菌体！噬菌体会自我复制繁殖，从内部将细菌蚕食瓦解，但由于噬菌体的种类繁多，到哪里去找合适的呢？

幸运的是，马里兰海军医学实验室的塞隆·汉密尔顿少校搜集了300多种有效的噬菌体，经多位专家研究筛选，决定将其中合适的噬菌体分别通过静脉和胸前的导管注入到帕特森的体内。治疗的过程中几乎没有出现波折，噬菌体产生了良好的效果，帕特森身体和意识都开始慢慢恢复，经过一段时间的治疗，他竟然可以借助拐杖慢慢下地走路了。此后，汉密尔顿少校和斯特拉斯迪以及医学界同仁共同推出了一本关于噬菌体疗法的宣传书籍，呼吁人们重新审视抗生素的作用，重拾噬菌体这个古老的武器。

新型药剂正在研究

2011年4月，美国科学家曾在《自然》杂志撰文：他们利用噬菌体让生物分子的进化速度提高了100倍。此实验有望让制药业使用培育出来的蛋白质、核酸和其他成分按需制药。这种发现改变了多年来一直由有机小分子制药的“定律”，如今可通过蛋白质或核酸等生物大分子来制药了。

科学家利用噬菌体辅助持续进化的方法，可以让蛋白质在每24小时内进化60轮，但由于噬菌体的生命周期极短，仅为10分钟，科学家们于是创造了利用PACE系统延长它们生命周期的方法，破解了这一难题。

传统的制药成分大多是利用小分子物质合成的，未来新型药剂是以高分子为基础的。但药物的合成不是轻而易举的，要想进化蛋白质，必须利用由噬菌体辅助进行的连续演化体系。这个体系完全通过物质合成，无需人为干预。据报道，美国哈佛大学化学生物学系的科研人员已经研制出利用噬菌体生物分子进行快速合成的新方法，新型药剂正在研究中。

《自然》杂志官网于2017年11月21日报道称，人类通过肠道，每天会吸收高达300亿个噬菌体，这些噬菌体能提高机体免疫力。当然，这一论断是否正确还有待时间去验证，不过医学界利用噬菌体这种以毒攻毒的方法提高机体免疫力已经迈出可喜的一步。