噬菌体:能拯救人类的病毒

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1890年代初,厄内斯特·汉金(Ernest Hankin)正在恒河岸边研究霍乱疫情。当地人习惯于将死者遗体投入这条圣河,使之成为致病细菌繁殖的温床。由此,霍乱疫情迅速在恒河两岸蔓延开来。

他在欧洲各地曾经看到过水源被病菌污染后爆发的严重疫情,但在这里,恒河两岸的疫情却较为缓和;新的疫情爆发后很快就会结束,而不是像野火一样迅速蔓延。

汉金认为水中肯定有某种神秘物质能在病菌泛滥前就将其杀灭。但是直到20年后,才有一位法国科学家发现,所谓神秘物质实际上是一种名为"噬菌体"(bacteriophage)的病毒。噬菌体对人体无害,但却能够有效杀灭霍乱菌,从而在霍乱菌感染当地朝圣者之前将河水净化。

长期以来,噬菌体一直处于被科学家忽视的状态。但是目前人们认为这种"忍者病毒"为我们提供了一种对抗致命疾病的新武器,有朝一日将能够拯救世界各地数百万人的生命。

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Image caption 在恒河流域,噬菌体能够在病菌蔓延前就将其清除 (图片来源: Getty Images)

找到一个对抗细菌感染的新方法不可能一蹴而就。数十年来,我们一直依赖青霉素等抗生素对抗感染。除非你的年龄过小、过大或者体质虚弱,否则没有必要惧怕割伤、擦伤和基本外科手术。但是,在抗生素的使用范围不断扩大后,细菌开始演化出耐药能力-这无疑是给人们敲起了警钟。

英国政府及医学慈善机构"维康基金会(Wellcome Trust)"2014年联合发布的报告称,目前,各种耐药细菌每年夺去数十万人的生命,到2050年,这一数字将激增至1,000万人之巨。

"1,000万这个数字和目前每年死于癌症的人数相当,死于耐药细菌的不仅有老年人,任何年龄阶段的人都会成为牺牲品。擦伤等轻微皮肤损伤、分娩或髋关节手术等普通治疗手段都会让病人暴露在致命的耐药菌感染之下,"新西兰奥克兰梅西大学的希瑟·亨德里克森(Heather Hendrickson)说。"我们正被拉回到抗生素诞生之前的世界,当时由于无法对抗感染,人类的平均寿命比现在要短得多。"

如果不想让这种可怕的未来成为现实,我们就必须找到全新的抗菌方法。亨德里克森认为我们应当认真研究曾在恒河两岸拯救了很多村民生命的噬菌体。2016年11月15日,她在BBC未来频道在悉尼主办的改变世界创想峰会上介绍了自己的研究。

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Image caption 噬菌体能够在不损害人体细胞的情况下靶向消灭细菌 (图片来源: Alamy)

与更先进的灭菌机制相比,噬菌体的抗菌原理非常简单:由少量蛋白质分子组成的噬菌体能够进入细菌内部劫持其生理机能,然后自我复制成数百个噬菌体副本。细菌死亡后将会爆裂解体,数百个噬菌体副本则从已死亡的细菌中释放出来,然后重复上述过程。人体自己的免疫系统已经采用了这一灭菌机制-我们的鼻腔内分布有大量噬菌体以杀灭空气中的细菌。

噬菌体具有很多优点,因此才被医生们看中成为对抗耐药菌的利器:噬菌体的数量巨大:亨德里克森指出,噬菌体的数量与细菌相比形成了10比1的优势,从而使许多种新疗法成为可能。"每一克土壤包含的噬菌体数量都多于地球上的总人口,"她说。

更有利的是,忍者病毒只会攻击特定目标。这一点非常关键:医生们已经发现,人体内的益生菌群对于人体健康非常重要。它们能对抗哮喘,甚至会协助人体释放神经传递素,从而维持精神健康。

抗生素的靶向性较差,往往会不分青红皂白地杀死体内的益生菌群。"它们将像是进入人体的核弹,"亨德里克森说,而噬菌体则像是训练有素的狙击手,在精确射杀敌人的同时不会殃及友军。

噬菌体以其多样性以及靶向性特点成为新抗菌疗法的理想选择,亨德里克森等科学家正在努力研究每种噬菌体的特点,以及所能对抗的病菌类型。"需要建立巨大的噬菌体疗法数据库,"她说。

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Image caption 冷战期间,社会主义阵营的国家曾经对噬菌体开展了深入的研究 (图片来源: Alamy)

与此同时,亨德里克森目前正和其学生努力研究土壤中发现的各类自然噬菌体的性状。建立噬菌体数据库后,他们还需要找到安全地培养、纯化并储存噬菌体的方法-噬菌体非常脆弱,极易变质,同时还需要确保噬菌体不会在治疗中产生副作用。要知道,噬菌体有可能触发人体免疫反应,从而导致过敏等问题。

目前,东欧国家在噬菌体研究上居于领先位置,她说;当初在西方转向抗生素研究后,东欧国家有很多科学家继续研究噬菌体。"整个冷战期间,格鲁吉亚、俄罗斯和波兰一直使用噬菌体作为药物,"她说。噬菌体常被用于战场救护。"很多士兵会在作战期间一直随身携带噬菌体药瓶。"

可惜的是,上述研究没有在英语医学刊物上发表,因而西方很多科学家对此一无所知-亨德里克森希望通过合作能够克服这些障碍。在这次悉尼改变世界创想峰会前,她参与了在Reddit AMA平台上的讨论。就在本周,一名从事噬菌体疗法的医生与她建立了联系。"很高兴有机会和这些医生见面,了解他们的噬菌体研究现状,"她说。

西方最早开展的一项临床试验是:使用分布有噬菌体的绷带覆盖烧伤病人的伤口,观察绷带是否能够防止伤口感染。亨德里克森称,试验在某些病人身上取得了成功。在改变世界创意峰会上,亨德里克森介绍了在一场登山事故中踝骨遭受粉碎性骨折的阿尔弗雷德·戈特勒(Alfred Gertler)的病例。在治疗期间,他受到耐药菌感染,当时人们认为唯一的方案只剩下截肢手术了。但在接受了10天的噬菌体治疗后,他奇迹般地彻底康复。

"这是一种功效强大的工具,"亨德里克森说。"我们对许多种类噬菌体的性质仍然一无所知。"

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