噬菌體雞尾酒顯示出對抗抗藥性細菌的希望

研究人員有一種新的策略來對抗抗藥性細菌感染。他們的策略涉及使用噬菌體集合，即自然攻擊細菌的病毒。在一項新的研究中，芝加哥大學普利茲克分子工程學院 (PME) 和芝加哥大學醫學院的研究人員表明，這些噬菌體的混合物可以成功治療小鼠的抗抗生素肺炎克雷伯菌感染。

然而，同時，團隊的工作揭示了噬菌體和細菌之間的相互作用是多麼複雜。預計在分離培養皿中最有效的病毒並不總是在動物中有效。此外，噬菌體和細菌都會隨著時間的推移而進化——在某些情況下，噬菌體進化得能夠更有效地殺死細菌，而在其他情況下，克雷伯氏菌進化出對噬菌體的抵抗力。

「我們仍然認為噬菌體是一種非常有前途的治療方法克雷伯氏菌等細菌，」分子工程助理教授、這項新研究的資深作者 Mark Mimee 說，發表於細胞宿主和微生物。 「但噬菌體就像一種活的、不斷變化的抗生素，這給它們帶來了很大的複雜性。”

肺炎克雷伯菌是人們腸道中發現的常見細菌，對人體造成的傷害很小。然而，當細菌逃逸到身體其他部位時，例如開放性傷口、肺部、血液或，它們可能導致更嚴重的感染。肺炎克雷伯菌常在醫院內傳播，抗藥性菌株也很常見。

「在我的診所裡，我看到由克雷伯氏菌引起的反覆尿路感染的患者，」這項新研究的合著者、芝加哥大學醫學院的泌尿婦科醫生桑德拉·瓦萊蒂斯（Sandra Valaitis）說。 “這些細菌菌株通常會對口服抗生素產生抗藥性，導致患者清除感染的選擇較少。我們迫切需要治療這些細菌的新方法。”

一個多世紀以來，噬菌體一直被認為是細菌的天敵，並對其治療感染的潛力進行了研究。然而，噬菌體通常對一種類型的細菌非常具有特異性，因此預測這些配對非常困難。

在這項新研究中，Mimee 實驗室的科學家 Ella Rotman 對廢水進行了篩選，分離出可以有效殺死27 種不同克雷伯氏菌菌株的噬菌體，其中包括從芝加哥大學患者體內新分離出的14 種噬菌體。研究團隊鑑定出數十種噬菌體能夠殺死至少一些克雷伯氏菌菌株。然後，研究人員分析了細菌中的細菌使得它們最容易被這些噬菌體殺死或削弱。

根據該分析，羅特曼和她的同事開發了五種噬菌體的混合物，每種噬菌體都針對細菌的不同成分。在培養皿和小鼠中，這種噬菌體混合物使抗抗生素克雷伯氏菌更容易受到免疫系統的攻擊，並且在某些情況下更容易受到抗生素治療。然而，在其他情況下，細菌在治療後變得更加抗藥性。

「這是生物學經常無法按照你希望的方式發揮作用的事情之一，」米米說。 “但這讓我們有機會研究噬菌體和細菌之間的詳細動態。”

透過將噬菌體混合物暴露於一系列分離的克雷伯氏菌，研究人員為噬菌體提供了進化的機會。這提高了雞尾酒殺死克雷伯氏菌的能力。在小鼠中，該混合物有效地殺死或削弱了克雷伯氏菌。研究人員觀察到小鼠腸道中細菌和噬菌體之間的共同進化，其中克雷伯氏菌進化以逃避噬菌體攻擊，而噬菌體則進行反擊以更好地感染改變的細菌。

Mimee 的實驗室小組正在繼續進行實驗，以更好地了解不同的噬菌體和細菌對如何相互作用，以及人體內自然存在的其他噬菌體和細菌的存在如何影響這種相互作用。同時，他們正在與 Valaitis 合作，尋求美國食品和藥物管理局 (FDA) 的批准，進行一項小型臨床試驗，在泌尿道感染患者中測試噬菌體混合物。

「這項研究在試圖解決問題的複雜性方面邁出了積極的一步。並將它們移到離診所更近的地方，」Mimee 說。