利用合成生物学改造噬菌体 MIT卢冠达团队开发创新抗感染疗法

2020-01-09  未知 admin

随着抗生素的耐药性，以及新抗生素开发难度的与日俱增，抗生素的使用变得越来越需要小心。研究人员开始探索新的策略来解决这一的问题。麻省理工大学（MIT）卢冠达教授（Timothy Lu）的团队致力于运用合成生物学方法（synthetic biology）对噬菌体（可感染细菌的一类病毒）来进行工程化改造，开发出可以迅捷对抗耐药菌感染的全新疗法。这一研究结果于近期发表在Cell期刊上。

虽然噬菌体能够杀死食物中的有害细菌，但是这一思路并没有得到广泛的应用来对抗细菌感染。因为天然的噬菌体具有非常强的特异性，他们只能够杀死特定的细菌菌株。从天然噬菌体中筛选出合适的病毒株去靶向特定细菌菌株非常苦难，同时也是一个颇为耗费时间的过程。

卢冠达教授的团队此前的研究结果显示，通过改造编码T7噬菌体的尾部蛋白，能帮助噬菌体锁定细菌宿主表面的受体。噬菌体尾部蛋白富含蛋白质2级结构β叠片，这些β叠片之间通过氨基酸环路来链接彼此。本次研究团队开发出新策略，通过系统性地仅对氨基酸环路部分进行突变，在对尾部蛋白质结构影响最小化的情况下，来改变噬菌体与细菌宿主结合的能力。这一新策略能快速制造大量携带不同尾部蛋白突变体的噬菌体，并验证他们对细菌宿主的亲和力。

▲噬菌体工程化平台：通过对噬菌体尾部蛋白进行基因突变改造，能靶向不同菌株，或不同类型的细菌宿主（图片来源：参考资料^[3]）

研究人员建造了一个规模在1000万左右的噬菌体尾部蛋白突变体库，然后检测它们对噬菌体产生抗性的细菌宿主的活性。他们的研究结果显示，经工程化改造的噬菌体不仅能杀死特定的不同大肠杆菌菌株，还能杀死已对噬菌体产生抗性的细菌。此外，它们还可作为噬菌体鸡尾酒疗法使用，靶向不同的致病菌组合。

卢博士表示：“正如我们现在越来越多的从新闻中看到的那样，细菌的耐药性正在不断发展，并且对公共卫生问题日益严重。相比于抗生素，噬菌体使用不同的机制来杀死细菌，噬菌体疗法是对抗生素的补充，而不是试图去替代它们。”

卢博士的团队计划使用这一策略去靶向具有其它耐药机制的大肠杆菌，以及其它类型的致病菌。他们认为噬菌体疗法有潜力去选择性地靶向人类消化道中特定的有害菌株。

参考资料：

[1]. How quickly engineered viruses could fight drug-resistant bacteria. Retrieved Oct. 3, 2019, from https://www.fiercebiotech.com/research/fighting-drug-resistant-bacteria-quickly-engineered-viruses

[2]. Engineered viruses could fight drug resistance. Retrieved Oct. 3, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-10/miot-evc100119.php

[3] lu. et al. （2019）Engineering Modular Viral Scaffolds for Targeted Bacterial Population Editing. Cell Systems. https://doi.org/10.1016/j.cels.2015.08.013