這使曾經致命的感染得以治愈,其早期開發者是。但這些神奇藥物很快就暴露了它們的致命弱點:當抗生素過度使用時,它們的效果會隨著它們原本要殺死的細菌而減弱。。這項缺陷促使科學家尋求替代解決方案。
抗生素的替代方案是噬菌體療法,它利用病毒攻擊細菌細胞。一個多世紀前構思隨著抗生素的興起,噬菌體療法逐漸被拋在一邊,但最近,這個領域出現了復甦。在 ”活醫學:拯救生命的療法是如何幾乎失去的——以及為什麼當抗生素失效時它會拯救我們「(聖馬丁出版社,2024),科學記者莉娜·澤爾多維奇講述了噬菌體療法及其支持者的複雜歷史,同時也強調了這種療法如何在未來拯救人類。
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噬菌體低語者
比斯瓦吉特·比斯瓦斯抽出一支裝滿噬菌體的注射器,將其註射到他的實驗小鼠體內,一隻又一隻。老鼠沒有生病,所以他沒有使用噬菌體當藥物。他只是想知道噬菌體能在小鼠體內存活多久——這項實驗類似於[Giorgi] Eliava 和[Félix] d'Hérelle 曾經進行的實驗,目的是了解噬菌體在囓齒動物體內可以傳播多遠。大約一天後,比斯瓦斯就會測試老鼠的血液,看看噬菌體是否仍漂浮在老鼠體內。通常情況下,大多數噬菌體會消失,因為它們很快就會被肝臟和脾臟過濾掉,但有時也會留下一小部分。比斯瓦斯會收穫倖存者,培育它們,然後將它們再次注射到老鼠體內。
Biswas 於 20 世紀 90 年代中期在實驗室從事這個非常規項目卡爾·梅里爾,一位美國國立衛生研究院的科學家和早期的噬菌體愛好者,他正在考慮利用噬菌體來治療疾病。他們的小鼠正在進行血液測試,大約在 [Alexander] Sandro [Sulakvelidze] 和 [Glenn] Morris 進行第一次噬菌體對話並整理他們的 VRE 的同時。耐萬古黴素腸球菌】建議。從地理位置來說,兩隊距離並不遠。兩者均位於馬裡蘭州。兩人都將噬菌體理解為藥物,而醫學領域的其他人則認為這是荒謬的。
然而,梅里爾從不同的角度解決了這個問題。他不想用噬菌體治療患病的老鼠,而是想知道活性藥物可以在生物體內存活多久。在人類和動物中,肝臟、脾臟和免疫系統會應對外來入侵者並迅速將其過濾掉。梅里爾想知道噬菌體在被人體的自然防禦機制吞噬之前可以存活多久。他還想知道噬菌體是否可以進化以避免被吞噬。比斯瓦斯和梅里爾希望透過手工挑選倖存的噬菌體並重新註射它們來找到答案。
「這是一個選擇過程,」比斯瓦斯解釋道。 「我正在培養噬菌體,並將它們靜脈注射和腹膜內注射到小鼠體內,第二天,十三或十八小時後,我會給小鼠放血,取出這些噬菌體並再次培養——一代又一代。這種方法類似於 d'Hérelle 在他的書《噬菌體和恢復現象》中概述的方法,該書由 Eliava 翻譯。
比斯瓦斯來自印度,遵循家族傳統,獲得了獸醫學位。 1980 年代中期,他從事畜牧業工作,他越來越關注抗生素的使用——既可以對抗感染,也可以養肥動物。在尋找可能的替代方案時,他發現了可追溯到 20 世紀初的有趣科學文獻,當時 d'Hérelle 成功的噬菌體實驗促使醫生首先使用它們來治療疾病。
1930 年至 1935 年間,英國醫務官 J. Morison 中校受到 d'Hérelle 工作的啟發,在印度霍亂流行期間使用噬菌體進行治療和預防。 1932 年,他報告說,在經過噬菌體治療的 Naogaon 地區,霍亂死亡人數很少,而拒絕使用這種治療的 Habiganj 地區則有 474 人死亡。
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「我讀到一篇論文,英國人實際上使用來自恆河的噬菌體來治療霍亂,」比斯瓦斯說。 “他們在一個村莊的一口水井中接種了疫苗,這減少了霍亂的發病率。”
身為印度的獸醫,比斯瓦斯沒有辦法進行噬菌體實驗。但後來,像桑德羅一樣,他在 20 世紀 90 年代來到美國攻讀博士學位。他和桑德羅降落在同一個地方,馬裡蘭大學。在那裡,他找到了梅里爾的盟友,梅里爾也對食菌動物著迷。身為美國國立衛生研究院的科學家,梅里爾目睹了抗生素的失效,並知道醫學需要替代品。 “當我在 20 世紀 70 年代開始我的職業生涯時,我們認為抗生素效果很好。到了 1990 年代,很明顯我們會遇到問題。我認為噬菌體值得嘗試。”
Merril 早在 20 世紀 70 年代在冷泉港參加夏季課程後就對噬菌體產生了興趣。課程的重點是噬菌體的基礎生物學,但對於梅里爾來說,它留下了兩個懸而未決的大問題。
“我們為什麼不用它們來治療傳染病呢?”梅里爾問他的教授。那人讓他去讀辛克萊·劉易斯(Sinclair Lewis) 的《箭匠》(Arrowsmith),正是這本書讓d'Hérelle 在1925 年春天興奮不已,就在他在埃及驚人地治癒了鼠疫之前不久。教授的目的是要向梅里爾展示為什麼噬菌體變得不可信,但他發現的並不是這樣。事實上,梅里爾意識到,如果他的教授讀過這本書,他很可能會去瀏覽這本書。 「他沒有讀《箭匠》,因為如果你仔細讀它,你會發現它並不是對噬菌體的控訴,」梅里爾說。 “這是對人類及其貪婪和濫用事物的控訴。”
梅里爾的另一個大問題是噬菌體一旦進入人體會發生什麼事——特別是,。是否消滅他們?多快?有的能堅持嗎?透過將噬菌體注射到小鼠體內的最初實驗,他發現即使在免疫系統細胞將噬菌體作為外來生物體吞噬之前,肝臟和脾臟也會將它們過濾掉。 “我的下一個問題是,我們能找到一種不會被肝臟吸收的噬菌體菌株嗎?”他回憶道。 “這樣的壓力會更有效。”
梅里爾碰巧是監督比斯瓦斯博士研究的委員會的成員,有一天,他們開始交談。 「我告訴他,我之前在研究生學習中使用噬菌體製作了一個噬菌體庫,主要用於分子生物學工作,」比斯瓦斯回憶道。梅里爾很感興趣。 「我想嘗試使用噬菌體來克服抗生素抗藥性問題,」他告訴比斯瓦斯。 “你願意來我的實驗室工作嗎?”比斯瓦斯很有興趣。 “我說,’這是一個有趣的想法。我可以在那個領域工作。’”
在加入 Merril 實驗室後的一段時間裡,Biswas 的工作就是給老鼠注射噬菌體和鼠傷寒沙門氏菌然後對他們進行血液測試,看看食菌者被吃掉並從循環中消失的速度有多快。大約一天后,除了一小部分之外,大多數噬菌體都會消失。比斯瓦斯會過濾它們,然後再次重複這個過程。
前幾輪比賽並沒有取得太大成功。但隨後比斯瓦斯注意到倖存者人數增加。 「令人驚訝的是,在第十一輪之後,我們看到血液中的噬菌體滴度越來越高,」他回憶道。 “所以我們分離了那些長時間循環或長時間遊動的噬菌體。”與德赫雷爾類似,他們也求助於希臘神話,以伊阿宋和阿爾戈英雄的名字命名他們新發現的強大生物,他們乘坐名為阿爾戈的船去取回金羊毛。雖然從技術上講,噬菌體不能自行游泳,但它們只是漂浮,比斯瓦吉特和梅里爾喜歡這個詞。 “我們稱它們為 Argo1 和 Argo2 噬菌體,因為它們是游泳健將。”
Biswas 和 Merril 選擇的兩種 Argo 噬菌體不僅擅長游泳,而且非常出色。 Argo1 的 18 小時存活率比 Biswas 最初使用的菌株高 16,000 倍。 Argo2 的數值高出 13,000 倍。值得注意的是,這些 Argo 噬菌體也比它們原來的同類製造出更好的藥物。 「當你用任何一種噬菌體治療時,老鼠都會存活下來,」比斯瓦斯說。 「但是當我們用 Argo 噬菌體治療它們時,它們會恢復得更快,因為噬菌體在它們體內的停留時間更長。”
免責聲明
摘自《活醫學:拯救生命的療法是如何幾乎失去的——以及為什麼當抗生素失效時它會拯救我們》,作者:Lina Zeldovich。作者版權所有 © 2024,經聖馬丁出版集團許可轉載。