針對抗耐抗生素細菌的個性化噬菌體生產

越來越多的細菌對抗生素產生了抗藥性。噬菌體是對抗細菌的一種選擇:這些病毒以一種高度特定的方式攻擊特定的細菌。現在，慕尼黑的一個研究小組已經開發出一種新的方法，可以高效且無風險地生產噬菌體。世界衛生組織(世衛組織)認為多重耐藥細菌是對健康的最大威脅之一。僅在歐洲聯盟，每年就有3.3萬人死于不能用抗生素治療的細菌感染。因此迫切需要替代療法或藥物。噬菌體是細菌的天敵，是一種很有前途的解決方案。地球上有數百萬種不同類型的病毒，每一種都專門針對特定的細菌。在自然界中，病毒利用細菌繁殖;它們將自己的DNA插入細菌中，病毒在那里迅速繁殖。最終，它們殺死細胞，繼續感染新的細胞。噬菌體作為一種特殊的抗生素，通過攻擊和破壞特定類型的細菌發揮作用。病毒對健康  

“噬菌體為感染性細菌疾病的高效、個性化治療提供了巨大的潛力，”慕尼黑工業大學(TUM)神經生物工程教授、慕尼黑亥姆霍茲合成生物醫學研究所所長吉爾·韋斯特梅耶(Gil Westmeyer)觀察到。“然而，在過去，不可能以一種有針對性的、可復制的、安全有效的方式生產噬菌體——盡管這些恰恰是成功生產藥物的決定性標準。”

現在，研究團隊已經開發出一種新的可控生產方法來制造用于治療的噬菌體。這項技術的基礎是由慕尼黑工大和慕尼黑大學(Ludwig Maximilian University of Munich)的一群學生建立的，他們在2018年國際基因工程機器競賽(iGEM)中獲得了獎項。這群人隨后創立了創業公司Invitris，該公司目前正在開發一種基于噬菌體的藥物平臺技術。

這項新技術已經在ZL申請過程中，現在正在TUM的新研究中使用，其基石是一種特殊的營養液，其中噬菌體可以形成并繁殖。營養液由大腸桿菌提取物組成，不含活細胞;這與以前的噬菌體生產方法有一個根本的區別，傳統的噬菌體生產方法使用具有潛在傳染性的細菌菌株的細胞培養。在慕尼黑工大的實驗室里，慕尼黑團隊現在已經能夠證明在無細胞營養液中有針對性地產生噬菌體:唯一需要的成分是所需病毒的基因組——簡單的DNA。基因組包含了噬菌體形成的整個藍圖。當DNA被注入含有大腸桿菌分子成分和酶的營養液時，蛋白質按照藍圖進行組裝:在短短幾秒鐘內就產生了數千個相同的副本。Westmeyer說:“這種生產方法不僅快速高效，而且非常干凈——這個過程消除了細菌毒素或其他噬菌體的污染，這是細胞培養中可能出現的并發癥。”

個性化的抗生素  

但是，這種新的無細胞營養液是否真的適合于產生可用于個人治療的噬菌體?研究人員將這一想法與柏林聯邦國防軍醫院(Bundeswehr Hospital Berlin)一起進行了測試:利用一名患有耐抗生素皮膚感染的病人的細菌樣本，慕尼黑的研究小組篩選了一種有希望的新型噬菌體，并分離了它的DNA。然后在無細胞營養液中產生噬菌體，最終用于成功地對抗多重耐藥細菌。

為緊急情況準備的基因檔案  

Westmeyer說:“我們的研究證明了一種無細胞方法的可行性，這種方法可以為個性化醫療生產有效的噬菌體，也可以用于解決多重耐藥細菌感染。”未來理想情況下，這種方法可以與存儲相關噬菌體DNA的基因檔案一起使用。Westmeyer說，只要有必要，這個檔案就可以用來在營養液中快速產生完整的噬菌體，測試它們的功效，然后將噬菌體應用到適當的組合中。他補充說，盡管這項工作仍處于基礎研究階段，但這種方法仍然有潛力進行臨床試驗。

Cell-free production of personalized therapeutic phages targeting multidrug-resistant bacteria