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近年来噬菌体研究领域重要成果一览!

来源:本站原创 2019-11-19 22:22

本文中,小编整理了多篇研究报告,共同解读科学家们在噬菌体研究领域取得的新进展,与大家一起学习!

图片来源:tasnimnews.com

【1】Nature:细菌生物多样性促进“噬菌体耐受性”定向进化

doi:10.1038/s41586-019-1662-9

一项最新研究表明,在自然环境中(非实验室条件下)细菌可以通过演化产生对噬菌体感染的抵抗力。来自Exeter大学的研究者们调查了为什么铜绿假单胞菌在实验室和自然界中会以不同的方式产生对噬菌体的抗性。在实验室中,细菌的突变往往会导致噬菌体感染所依赖的附着受体的缺陷。而在自然环境中,细菌倾向于使用被称为CRISPR-Cas的免疫机制产生抵抗力。

虽然该研究仍旧是在实验室中进行的,但是通过将铜绿假单胞菌与其它类型的细菌混合培养用以模拟“自然条件”,研究人员表明,这种额外的“生物复杂性”有助于平衡基于CRISPR的噬菌体耐受性。

【2】Cell:工程化噬菌体能够杀伤抗生素耐药性病原菌

doi:10.1016/j.cell.2019.09.015

在与细菌抗生素耐药性的斗争中,许多科学家一直在尝试利用噬菌体感染并杀死细菌。噬菌体杀死细菌的机制与抗生素不同,并且它们可以靶向特定菌株,使其成为潜在的,克服多重耐药性问题的选择。然而,快速发现和优化具有明确靶向性的噬菌体“药物”目前来看还是充满挑战的。

在一项发表在Cell杂志上的最新研究中,来自麻省理工学院的生物学工程师指出,他们可以通过对与宿主细胞结合的蛋白进行突变,从而对噬菌体进行快速编程,以杀死不同类型的大肠杆菌。此外,研究人员发现,这些工程化的噬菌体也不太可能引起细菌的抗药性。

【3】Nature:噬菌体疗法有望治疗酒精性肝病

doi:10.1038/s41586-019-1742-x

噬菌体是专门破坏细菌的病毒。在20世纪初期,科学家们就已尝试使用噬菌体作为治疗细菌感染的潜在方法。但是随后抗生素出现了,噬菌体也就失宠了。然而,随着抗生素耐药性感染的增加,人们对噬菌体治疗重新产生了兴趣。在少数情况下,在用尽了所有其他替代方法后,实验性噬菌体疗法(phage therapy)已成功治疗了危及生命的耐多药细菌感染患者。

如今,在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校等研究机构的研究人员首次成功地在小鼠中使用噬菌体疗法治疗一种不被认为是典型细菌感染的疾病:酒精性肝病,相关研究结果在线发表在Nature期刊;研究者表示,我们不仅将特定的细菌毒素与酒精性肝病患者中较差的临床预后关联在一起,我们还找到了一种利用噬菌体精确编辑肠道菌群来破坏这种关联性的方法。

【4】Cell Host Microbe:噬菌体如何调节肠道微生物组构成?

doi:10.1016/j.chom.2019.05.001

肠道微生物组是一个复杂的,相互关联的物种生态系统。而且像任何生态系统一样,有些生物是捕食者,有些是猎物。最近,一项新研究调查了噬菌体对肠道微生物以及人体健康的影响。他们发现噬菌体可以对肠道微生物组的动态产生深远的影响,不仅直接影响某些物种,而且还会对其他物种产生连锁效应。噬菌体也可能通过调节代谢物(包括大脑中发现的化学物质)来影响其人体宿主,相关结果发表在Cell Host&Microbe杂志上。

在该研究中,研究小组用一组确定的人类细菌定植在老鼠的肠道,然后添加了噬菌体,追踪每种微生物的生长。利用高通量测序和计算分析,该团队发现噬菌体会引起特定细菌的含量的下降,但对生态系统的其他部分(包括非目标物种的大量繁殖)也会产生波动效应。

【5】Nat Med:绝症患者终获救!基因改造噬菌体战胜死神

doi:10.1038/s41591-019-0437-z

在一项新的研究中,研究人员报道经过基因改造的病毒成功地治疗了一名十几岁女孩遭受的抗生素耐药性感染,挽救了她的生命。虽然这种使用了经过基因改造的噬菌体(感染细菌的病毒)的方法仅在一个人的身上进行过测试,但是这种技术可用于对抗其他的“超级细菌”感染,相关研究结果发表在Nature Medicine期刊上。

在这项研究中,这名来自英格兰的女孩遭受一种分枝杆菌菌株感染,这种分枝杆菌菌株与导致结核病的细菌存在亲缘关系。她患有一种称为囊性纤维化(CF)的遗传疾病,并一直服用抗生素来控制导致与这种遗传疾病相关的并发症的细菌感染。她随后接受双肺移植来治疗这种疾病。之后,她遭受的这种分枝杆菌感染遍布全身,并且没有任何抗生素可以治疗它。就在这时,美国匹兹堡大学生物技术教授Graham Hatfull想要帮助她。Hatfull一直在研究噬菌体,从环境中收集它们。他开始分析他收集的噬菌体,看看是否有噬菌体可以杀死这种引起这名病人感染的细菌

图片来源:www.pixabay.com

【6】如何利用噬菌体疗法来预防霍乱的传播扩散?

新闻阅读:Phage therapy to prevent cholera infections – and possibly those caused by other deadly bacteria

最近在美国一系列引人注入的病例中,一种杀菌的病毒混合制剂成功治疗了一位囊性纤维化的患者,这名患者遭受了对多种抗生素都产生耐药性的病原体引起的致死性感染。当然了,能够治愈感染最好不过了,那么使用噬菌体(杀菌病毒)来预防感染又如何呢?其适用于治疗某些疾病吗?尽管利用病毒来预防由细菌引起的感染可能看似来违反直觉,但以噬菌体为例的话,敌人的敌人就是朋友了!

霍乱是由霍乱弧菌引起,对于这类疾病而言,预防是首选,因为其攻击社区后就会像野火一样传播扩散,当机体摄入霍乱弧菌后,其就会栖息在小肠组织中,并释放强效毒素引起个体呕吐和水样腹泻,从而导致机体严重脱水,呕吐和腹泻会使病原体在家庭中传播并污染当地水源,若患者不能及时治疗,霍乱会引发40%的感染者死亡,有时候甚至会在症状出现后的数小时内死亡,但幸运的是,若能够迅速补充液体的话会在很大程度上避免患者出现死亡。

【7】Nat Microbiol:肠道病毒研究揭示噬菌体与炎性肠炎相关的主要变化

doi:10.1038/s41564-018-0210-yn

肠道微生物群体的功能紊乱与炎症性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)的产生有关。过去试图探索微生物对IBD作用的研究主要关注点在于细菌本身,但是肠道中还有一种主要由原核病毒构成的病毒,也就是噬菌体。IBD发生时,小肠粘膜中的噬菌体的数量和种类会增加,这意味着噬菌体在IBD发生发展过程中发挥着未知的作用。

近日来自科罗拉多大学医学院等单位的科学家们使用一种不依赖于序列的方法选择了小鼠肠炎模型中的病毒重叠群,随后应用定量宏基因组学对肠道噬菌体进行了研究。研究人员发现在肠炎期间,肠道噬菌体的群体会发生变化,从一种有序的状态变为随机失调状态。

【8】Brit J Pharmacol:噬菌体是对抗抗生素耐药的最佳选择吗?

doi:10.1111/bph.14106

噬菌体是能感染细菌并在其体内繁殖的病毒,它们在对抗抗生素耐药和其它人类健康威胁上有相当大的潜力。如今,在噬菌体被发现的一百周年,一篇发表在British Journal of Pharmacology的综述文章研究了将噬菌体发展为能促进健康且具有商业效益的生物药所面临的挑战和机遇。

在这篇综述里,爱尔兰科克郡学院大学APC微生物学院的Amanda Forde博士和Colin Hill博士指出,噬菌体跟肠道里能影响机体健康和疾病的细菌有复杂的关系。"噬菌体通过一个复杂的'捕食者-猎物'策略,可以改变一个生态系统里的微生物平衡,另外,噬菌体作为地球上最高丰度的生物体,我们也无法忽略或低估它们的力量和潜力。" Forde博士说。她解释道,噬菌体的数量超过它们的猎物细菌1倍至10倍,因此有人提议将噬菌体作为在抵抗性或复发性肠病治疗中粪便微生物移植接受者的改变场所。

【9】Science:炎症促进噬菌体在沙门氏菌之间转移

doi:10.1126/science.aaf8451

根据一项新的研究,沙门氏菌感染导致的肠道炎症激活这些细菌中的噬菌体(即感染细菌的病毒),从而导致这些噬菌体中的基因在整个菌落中扩散。这一发现揭示出在感染期间,这些病毒编码的遗传性状,如增加的毒力,能够快速地在这种致病性细菌中出现,相关研究结果发表在Science期刊上。

英国索尔福德大学医学微生物学家Chloe James(未参与这项研究)在发送给《科学家》杂志的电子邮件中写道,“这是一项非常不错的研究。它优雅地证实了炎症对肠道中的噬菌体活性的影响。”英国罗伯-金斯利食品研究所研究员Rob Kingsley(也未参与这项研究)回应道,“这是一篇非常高质量的论文。它首次证实在病原菌进化中发挥着非常重要作用的噬菌体转移是由感染期间这种病原菌本身的作用触发的。”

【10】Cell:重磅!细菌通过交换噬菌体受体获得噬菌体敏感性

doi:10.1016/j.cell.2016.12.003

噬菌体很可能是自然界中最为丰富的实体,通常超过细菌密度一个数量级。作为细菌的病毒性捕食者,噬菌体通过降低一些细菌数量和让其他细菌茁壮成长而在细菌群落中发挥着重大的影响。噬菌体有时也会包装宿主DNA,并且在一种被称作水平基因转移(horizontal gene transfer, HGT)的过程中,将它运送到其他细菌中。自从二十世纪开始以来,噬菌体感染的生物学特征得到广泛的研究。然而,在类似于它们的自然生态系统的复杂细菌群落中,噬菌体的命运并未在细胞水平上开展过研究。为了研究噬菌体感染在复杂的细菌群落中的生物学特征,研究人员在含有噬菌体抵抗性(R)细菌和噬菌体敏感性(S)细菌的细菌群落中追踪了噬菌体的动力学行为。

如今,在一项新的研究中,来自以色列耶路撒冷希伯来大学医学院的研究人员首次发现完全对一种给定的噬菌体产生抵抗性的细菌当与敏感性的细菌一起孵育时会对这种噬菌体产生敏感性,相关研究结果发表在Cell期刊上。(生物谷Bioon.com)

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