醫(yī)生用吞噬體治療超級(jí)細(xì)菌感染成功
【byb.cn 】(來(lái)源:中青在線)導(dǎo)讀:2015年年底,美國(guó)人托馬斯·帕特森和妻子斯蒂芬妮·斯特拉斯迪一起在埃及游覽,參觀古老的人類文明遺跡。在爬完金字塔回來(lái)之后,帕特森開始感到腹部疼痛,且無(wú)法進(jìn)食。斯特拉斯迪推斷他可能是得了胰腺炎,并將他送到了開羅的醫(yī)院,三天后,又將他轉(zhuǎn)送到德國(guó)法蘭克福的一家醫(yī)院。最后被確診為超級(jí)細(xì)菌感染,任何藥物都無(wú)效,最后用吞噬體療法把他從死亡線上拉回來(lái),可此療法,全世界只有格魯吉來(lái)是合法的。
靜脈注射噬菌體后的48個(gè)小時(shí)之內(nèi),加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院教授托馬斯·帕特森緩緩睜開了眼睛。由于細(xì)菌感染,他已經(jīng)昏迷了兩個(gè)月。
他從枕頭上抬起頭來(lái),認(rèn)出了自己的女兒并吻了吻她的手。很快,帕特森的血壓開始穩(wěn)定,白血球計(jì)數(shù)也開始下降。噬菌體正通過(guò)他的血管,抵達(dá)他被感染的臟器,然后,干掉那些差點(diǎn)殺死了他的細(xì)菌。
“噬菌體是我們最后能用的一招了?!迸撂厣钠拮?、加州大學(xué)圣地亞哥全球健康研究所所長(zhǎng)斯蒂芬妮·斯特拉斯迪告訴中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者,“這是我做過(guò)的最可怕的事,我知道我基本上把他的身體獻(xiàn)給科學(xué)了,但它(噬菌體)起作用了!”
“起作用”的噬菌體,是一種專門“捕食”細(xì)菌的病毒。它們可以附著在細(xì)菌的細(xì)胞上,入侵并殺死細(xì)菌,是細(xì)菌在自然界中的天敵。據(jù)推測(cè),噬菌體是地球上數(shù)量最龐大的生物體,約有1031種,比細(xì)菌的總數(shù)多了超過(guò)10倍。每一種噬菌體,都只能感染一種或幾種特定的細(xì)菌菌株。
托馬斯·帕特森不是第一個(gè)接受噬菌體治療的人,但他是北美第一個(gè)用靜脈注射噬菌體的方式,完全治療全身性感染的人。當(dāng)中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所診斷微生物學(xué)學(xué)科組組長(zhǎng)危宏平在朋友圈里刷到這條新聞時(shí),他覺得這將是一個(gè)契機(jī),“可以讓噬菌體的研究得到社會(huì)更多的重視”。
在危宏平的實(shí)驗(yàn)室里,不同種類的噬菌體,正躺在培養(yǎng)皿里“捕食”著各個(gè)種類的細(xì)菌,等待被進(jìn)一步地研究。這些吃細(xì)菌的小病毒,現(xiàn)在或許是這個(gè)星球上最古老也最受歡迎的生物之一了。
“你覺得噬菌體療法怎么樣?”“這是個(gè)有趣且引人入勝的想法?!薄拔覀儧]有這樣做過(guò),但我們認(rèn)為是時(shí)候了?!?br />
托馬斯·帕特森是在埃及的金字塔里,遭受細(xì)菌感染的
2015年年底,他和妻子斯蒂芬妮·斯特拉斯迪一起在埃及游覽,參觀古老的人類文明遺跡。在爬完金字塔回來(lái)之后,帕特森開始感到腹部疼痛,且無(wú)法進(jìn)食。斯特拉斯迪推斷他可能是得了胰腺炎,并將他送到了開羅的醫(yī)院,三天后,又將他轉(zhuǎn)送到德國(guó)法蘭克福的一家醫(yī)院。
對(duì)這個(gè)裝著心臟起搏器且有糖尿病的老人來(lái)說(shuō),在沙漠中得了胰腺炎,的確是一件糟糕的事情。更糟糕的是,醫(yī)生很快發(fā)現(xiàn),躲在帕特森內(nèi)臟中,使他受到感染的細(xì)菌,并不是什么容易被收拾的家伙,而是鮑曼不動(dòng)桿菌。
這是個(gè)臭名昭著的超級(jí)細(xì)菌
這種細(xì)菌被人類發(fā)現(xiàn)也有些年頭了。起初,它的脾氣還算溫和,算不上非常致病,醫(yī)生將它劃拉到不會(huì)造成明顯臨床困難的那一類當(dāng)中。但在最近的15到20年中,情況漸漸發(fā)生了變化。原本好脾氣的鮑曼不動(dòng)桿菌,開始給醫(yī)生造成困擾——它發(fā)展出了針對(duì)多種抗生素的耐藥性。
“是人們對(duì)抗生素的濫用,最終促成了這一變化。”帕特森的主治大夫、加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院傳染病科主任羅伯特·斯考利,在公開談?wù)撆撂厣牟∏闀r(shí)說(shuō)。
1928年,青霉素被發(fā)現(xiàn),抗生素開始成為抗細(xì)菌的主流。作為醫(yī)生的武器,抗生素與細(xì)菌纏斗了半個(gè)多世紀(jì)。1990年左右,具備抗生素耐藥性的細(xì)菌出現(xiàn)得越來(lái)越多。幾乎不怕任何現(xiàn)有抗生素的超級(jí)細(xì)菌,讓醫(yī)生束手無(wú)策。目前世界上有六大超級(jí)細(xì)菌,它們的名稱首字母縮寫是“ESKAPE”,而讓帕特森感染的鮑曼不動(dòng)桿菌,是中間的那個(gè)“A”。
帕特森被送回加州大學(xué)圣地亞哥分校時(shí),已經(jīng)神志不清了,他體內(nèi)的不動(dòng)桿菌,對(duì)他身體能夠承受的所有抗生素,都已產(chǎn)生了耐藥性。細(xì)菌滲入在他的血液中,使他產(chǎn)生幻覺,出現(xiàn)膿毒性休克的癥狀。
斯特拉斯迪開始聽到同事討論她的丈夫會(huì)不會(huì)死的問(wèn)題。她坐在病床邊上,握著丈夫的手,看著他越來(lái)越虛弱?!皼]有什么能殺死這些蟲子,但是你想讓我去尋求一些替代療法嗎?”她問(wèn)昏迷中的帕特森。
就在這時(shí),加州大學(xué)舊金山分校的一位同事提到,她的一位朋友接受過(guò)噬菌體治療。斯特拉斯迪記得自己在多倫多大學(xué)讀本科的時(shí)候,曾經(jīng)學(xué)過(guò)噬菌體。聽到同事的建議,她腦中浮現(xiàn)出了一個(gè)驚嘆:“哇!”她立刻給羅伯特·斯考利醫(yī)生寫了一封電子郵件:“你覺得噬菌體療法怎么樣?”
嘗試使用吞噬體療法
他們開始聯(lián)絡(luò)馬里蘭海軍醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室與德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的相關(guān)研究者,以獲得針對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌的噬菌體。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局也批準(zhǔn)了這次具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的治療方案。在此之前,這兩所機(jī)構(gòu)的噬菌體實(shí)驗(yàn)最多只在動(dòng)物模型上使用過(guò),從來(lái)沒有用于臨床。
“我們沒有這樣做過(guò),但我們認(rèn)為是時(shí)候了?!钡驴怂_斯農(nóng)工大學(xué)的研究者回應(yīng)斯特拉斯迪。
這個(gè)治療方案幾乎是“超現(xiàn)實(shí)”的,斯特拉斯迪甚至為此做了個(gè)噩夢(mèng)。在夢(mèng)里,她端著一個(gè)有裂縫的破便盆,四處尋找合適的噬菌體。那個(gè)破便盆似乎是丈夫在埃及時(shí)用過(guò)的,污水從縫隙里都滲了出去,這讓她急得醒了過(guò)來(lái),想著“我可怎么用這破盆找到噬菌體呢”,隨后她才反應(yīng)過(guò)來(lái)這只是個(gè)噩夢(mèng)。
對(duì)她來(lái)說(shuō),丈夫的病或許更像個(gè)噩夢(mèng)。2016年3月,當(dāng)?shù)驴怂_斯農(nóng)工大學(xué)與馬里蘭海軍醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的噬菌體制劑陸續(xù)送來(lái),注射到帕特森的患處和血液中時(shí)。這個(gè)現(xiàn)實(shí)中的噩夢(mèng)終于也能“醒來(lái)”了。
絕大部分噬菌體病毒所攜帶的基因,都“不知道究竟是干嘛的”,既不能確定是有益的,也無(wú)法確認(rèn)是有害的。
中國(guó)也曾經(jīng)做過(guò)殺死超級(jí)細(xì)菌的事還拍過(guò)電影
關(guān)于帕特森被噬菌體療法挽救了生命的故事,迅速獲得媒體關(guān)注,點(diǎn)爆了社交平臺(tái)。不過(guò),在中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所的相關(guān)研究者看來(lái),這件事兒“合情合理”。
“中國(guó)在上個(gè)世紀(jì)50年代,就有用噬菌體治愈超級(jí)細(xì)菌感染者的例子?!睋?jù)危宏平介紹,1958年,我國(guó)的第一位細(xì)菌學(xué)博士余教授,曾經(jīng)用能夠捕食綠膿桿菌的噬菌體,成功治愈了一位被鋼水燙傷后,因銅綠而感染的工人。
當(dāng)時(shí),綠膿桿菌感染引發(fā)了敗血癥,在使用新研制的多粘菌素抗生素后,患者體內(nèi)的綠膿桿菌對(duì)多粘菌素產(chǎn)生了耐藥性。在使用綠膿桿菌噬菌體后,患者的腿避免了被截肢。這個(gè)案例甚至被拍成了電影《春滿人間》。
中國(guó)的吞噬體實(shí)驗(yàn)室研究
在如今的中科院武漢病毒研究所的實(shí)驗(yàn)室里,綠膿桿菌和其他細(xì)菌一樣,正靜靜躺在培養(yǎng)皿里。這是一個(gè)透明的圓形盒子,大概有成年人的巴掌大小。盒子底部細(xì)菌覆蓋的區(qū)域,是一層半透明的黃色。危宏平拿起這只盒子,給中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者指著看上面幾塊形狀不規(guī)則的斑跡。那就是被噬菌體“吃”過(guò)的部分。
根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu),噬菌體可以分為13個(gè)科,其中最常見的,是長(zhǎng)尾噬菌體科、肌尾噬菌體科和短尾噬菌體科。大部分的噬菌體都包含在這3個(gè)科的15個(gè)屬中?!暗湫偷氖删w,通常有一個(gè)20面體的頭部,一個(gè)中空的針狀結(jié)構(gòu)及外鞘組成的尾部,以及尾絲和尾針組成的基部。”診斷微生物學(xué)學(xué)科組副研究員楊航介紹。
噬菌體英文名稱的詞綴,來(lái)源于希臘語(yǔ)的“吃”。而它“吃掉”細(xì)菌的過(guò)程,則像是一場(chǎng)入侵戰(zhàn)爭(zhēng)。這些肉眼不可見的小病毒,會(huì)先把自己錨定在宿主細(xì)菌的表面,用尾部的酶,將細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖水解,鉆出一個(gè)小孔,隨后將藏在自個(gè)兒頭部的基因組,注入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi),把蛋白質(zhì)外殼留在外面。經(jīng)過(guò)一輪的復(fù)制、裝配和裂解之后,噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部釋放出子代噬菌體,最終將細(xì)菌細(xì)胞消耗殆盡,自內(nèi)而外地“吞吃”掉了。
整個(gè)“吞吃”周期,通??梢栽?0到40分鐘內(nèi)完成,遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于細(xì)菌的繁殖速度。一個(gè)感染周期之內(nèi),噬菌體能夠釋放幾百個(gè)子代,子代又接著感染周圍的正常細(xì)菌。只需要重復(fù)4次,一個(gè)噬菌體就能讓幾十億個(gè)細(xì)菌感染死亡。
“問(wèn)題在于,噬菌體是活的,是生物?!睏詈綄?duì)中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者說(shuō)。盡管普遍認(rèn)為,噬菌體是安全的,大自然中、人們的日常生活中,也到處都可以接觸到噬菌體。但若是想將這些病毒藥用,那就是另一個(gè)概念了。
“當(dāng)噬菌體在你的體內(nèi)捕食細(xì)菌時(shí),它們也會(huì)在你的身體里穿來(lái)穿去,有可能和你進(jìn)行基因交換?!睏詈秸f(shuō)。
基因交換是所有病毒都具備的能力,讓研究者感到束手束腳的是,絕大部分噬菌體病毒所攜帶的基因,都“不知道究竟是干嗎的”,既不能確定是有益的,也無(wú)法確認(rèn)是有害的。
噬菌體療法的風(fēng)險(xiǎn)
“因此,研究人員需要在噬菌體被治療前,對(duì)這些基因進(jìn)行鑒定和篩選。”斯特拉斯迪建議,如果需要的話,可以使用基因編輯工具來(lái)分割這些基因。
她和治療團(tuán)隊(duì)所擔(dān)心的另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn),是在治療過(guò)程中,被噬菌體拋棄蛋白質(zhì)外殼,可能會(huì)產(chǎn)生引起膿毒性休克的木糖醇。幸好,在對(duì)帕特森進(jìn)行治療時(shí),這種情況并沒有發(fā)生?;蛟S噬菌體自己也沒想到,最終將它拉出冷宮的,居然是被它當(dāng)作食物的超級(jí)細(xì)菌。
在危宏平看來(lái),基因技術(shù)的進(jìn)步,或許也是噬菌體的研究可以重新進(jìn)入研究者視線的原因之一。
噬菌體的發(fā)現(xiàn),比抗生素早了十幾年。1915年,弗德里克·特沃特在培養(yǎng)葡萄球菌時(shí),發(fā)現(xiàn)有一些小病毒正在“吃”他的實(shí)驗(yàn)品。此后,許多研究者陸陸續(xù)續(xù)在噬菌體、支原體、螺旋體、放線菌及藍(lán)細(xì)菌中,發(fā)現(xiàn)了這種以細(xì)菌為食的病毒的身影。
法國(guó)微生物學(xué)家費(fèi)利克斯·德赫雷爾是第一個(gè)使用噬菌體療法的學(xué)者。當(dāng)時(shí)在巴黎,一場(chǎng)由志賀式菌引發(fā)的痢疾疫情肆虐。德赫雷爾作出一個(gè)大膽的推斷,認(rèn)為幸存者的糞便中,應(yīng)該有能夠攻擊志賀式菌的噬菌體。他成功分離了所需要的噬菌體,接受治療的孩子們也活了下來(lái)。
然而,由于受時(shí)代和技術(shù)的限制,當(dāng)時(shí)的研究者們沒能弄明白噬菌體究竟是什么。德赫雷爾認(rèn)為它是一種天然的免疫因子,而有的學(xué)者則認(rèn)為,噬菌體只是一種類似細(xì)菌分泌物的物質(zhì)。直到后來(lái)基因?qū)W逐漸發(fā)展起來(lái),研究者們才認(rèn)識(shí)到,噬菌體其實(shí)是一種具有遺傳性的物質(zhì)實(shí)體。
“當(dāng)時(shí)的研究者沒有發(fā)現(xiàn),噬菌體是個(gè)很挑食的生物,一種噬菌體幾乎只吃一種細(xì)菌。這就造成當(dāng)時(shí)的噬菌體療法,表面看起來(lái)有時(shí)候見效,有時(shí)候又沒用?!蔽:昶秸f(shuō)。療效的不穩(wěn)定和抗生素的出現(xiàn),使得噬菌體被西方研究者打入了冷宮,一冷就是40多年。或許噬菌體自己也沒想到,最終將它拉出冷宮的,居然是被它當(dāng)作食物的超級(jí)細(xì)菌。
噬菌體療法的未來(lái)
由危宏平牽頭的學(xué)科組,是在2010年開始進(jìn)行噬菌體的立項(xiàng)研究的。目前,診斷微生物學(xué)學(xué)科組進(jìn)行的研究,有針對(duì)引發(fā)濕疹的葡萄球菌的,有應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中,針對(duì)常見腐敗細(xì)菌的。研究生正在培育的一種噬菌體,可以預(yù)防和延緩?fù)炼拱l(fā)軟發(fā)霉的過(guò)程。
2006年,美國(guó)批準(zhǔn)了多種噬菌體作為食品添加劑使用。噬菌體被用在食品表面,抑制諸如李斯特菌等細(xì)菌的繁殖。
“在國(guó)外還有用噬菌體調(diào)節(jié)腸道菌群的研究,有可能用來(lái)減肥?!睋?jù)危宏平介紹,理論上,只需用噬菌體把胖子的腸道菌群調(diào)節(jié)成瘦子的菌群比例,胖子就可以自然而然地瘦下來(lái)。
帕特森的“金字塔感染事件”,讓包括危宏平、楊航在內(nèi)的國(guó)內(nèi)研究者“備受鼓舞”,覺得看到了噬菌體療法被世界更多國(guó)家準(zhǔn)入的希望,目前全世界只有在格魯吉亞噬菌體療法是合法的。
“是時(shí)候考慮制定噬菌體準(zhǔn)入法則了,只有在規(guī)范的監(jiān)管框架下,才能促進(jìn)噬菌體療法的實(shí)施。”楊航說(shuō),“也許需要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn),但哪有完全沒有風(fēng)險(xiǎn)的嘗試?由于國(guó)內(nèi)外藥物監(jiān)管體系的缺陷,沒有適合于噬菌體審批體系的條款,這就意味著噬菌體將不可能以‘藥物’的名義入市。”
帕特森清醒過(guò)來(lái)之后,了解到自己是被噬菌體治好的,而且給自己使用的這種噬菌體,是從污水中提取分離出來(lái)的。
“把凈化過(guò)的污水泵入你的身體,并讓它治愈你的感覺如何?”斯蒂芬妮·斯特拉斯迪開玩笑地問(wèn)他。
帕特森覺得有點(diǎn)怪,但很高興自己還活著。“它可能意味著,數(shù)百萬(wàn)人在未來(lái)有了被治愈的希望。我認(rèn)為這是醫(yī)學(xué)的未來(lái)?!彼f(shuō)。
帕特森出院回到家,一度暫時(shí)使用著輪椅,但身體狀況在逐漸好轉(zhuǎn)。人們和他談?wù)撍慕?jīng)歷,有一個(gè)瞬間,他突然覺得“像是有人在電擊我的大腦”,一連串渾渾噩噩階段的記憶被重新喚醒。在發(fā)現(xiàn)特朗普是總統(tǒng)候選人的那一刻,他還以為自己再次產(chǎn)生了幻覺。
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