人类被病毒拯救了?当抗生素失效时,病毒或救命稻草|霍乱|噬菌体|细菌新浪科技 2019-07-04

    资料来源:全球科学美国(Global Science Science America)是赢得战场上敌人的关键。这一策略在微生物界同样有效。普林斯顿大学的研究人员发现,病毒会听细菌的沟通,并随时准备攻击它们。这一发现最近发表在《细胞》杂志上。普林斯顿大学的分子生物学家邦妮·巴斯勒发现了一种叫做VP882的病毒,这种病毒具有“神奇的”特殊能力,可以倾听细菌之间的“对话”,比如躲藏在敌军中的间谍,并随时杀灭细菌。巴斯勒在文献中已经表明,该系统在大肠杆菌、霍乱弧菌和沙门氏菌中成功地发挥了完美的杀菌作用,尽管这三种细菌已经分离了数百万年。结果出乎意料,这意味着该系统将处理更多的细菌,并有望成为细菌感染的通用治疗,研究人员说。细菌天敌VP882病毒的本质是噬菌体,它是感染细菌、真菌、藻类等微生物,引起宿主细菌裂解的病毒的总称。在我们看不见的生物世界里,细菌和噬菌体之间的游戏从未停止过。但直到1915年,人们才注意到这场小型战争。加拿大细菌学家菲利克斯发现,当病毒与痢疾细菌混合时,细菌会死亡。他称之为噬菌体。这些游戏也推动了两者的共同发展。2005年,Waldor在他的研究中提到,一些无毒的细菌进化出毒性亚型,并根据噬菌体分泌毒性因子。法鲁克在2012年也指出,细菌的进化在很大程度上取决于与噬菌体的相互作用。在感染细菌后,噬菌体通常只有两种选择:寄宿在细菌中或杀死细菌以释放“后代”。选择后者意味着周围有更多的细菌作为寄生目标,病毒暴露后微环境中没有细菌意味着它们将死亡。巴斯勒的实验发现,噬菌体可以通过检测细菌种群之间的信息交换来避免这种后果。他们一直在等待来自这些细菌宿主的信号.——我们有很多合作伙伴。”巴斯勒说:“这些噬菌体非常狡猾,一直在秘密地接收细菌群体感应信号。”在2016年,巴斯勒的研究小组在霍乱弧菌中发现了一种新型的群体感应系统,该系统含有一种叫做DPO的自身诱导因子,一种能被VqmA受体蛋白检测到的信号分子。当细菌第一次侵入其他宿主时,数量不大,因此DPO信号不强。然而,一旦环境合适,细菌的数量就成指数增长,DPO信号积累到一个相对较高的水平,这将被VqmA蛋白检测到。此时,细菌知道聚集的能力已经饱和,它们将开始转移,而不是选择感染宿主。这也是霍乱弧菌感染难以检测的原因。当Bassler实验室的研究生Silpe在数据库中搜索组装VqmA蛋白的其他生物体时,他发现许多不同的弧菌表达VqmA。令他吃惊的是,一种病毒还表达噬菌体VP882,一种10年前台湾科学家黄先宗在海洋弧菌中发现的病毒。细菌使用VqmA接收DPO信号。这病毒是怎么回事?”在实验记录中,Silpe提出了这个问题。尽管历史悠久,巴斯勒还是通过资源共享图书馆从当年的台湾实验中获得了同一批细菌。幸运的是,这些细菌样品中的一些还含有噬菌体VP882。他把VP882与霍乱细菌混淆了。当没有DPO信号时,两者处于非侵袭状态,但是随着DPO信号分子的加入,细菌开始死亡。VP882 VqmA突变后,噬菌体不能杀死细菌。到目前为止,Silpe基本上已经找到了问题的答案。病毒悄悄地“密谋”着一个重大事件,它的VqmA在识别细菌分泌的DPO信号分子方面可以发挥作用。一旦病毒检测到信号,它就从“潜伏”状态变为“暗杀”状态,杀死宿主细菌。Silpe还发现,病毒的VqmA可以激活控制细菌传播和迁移的基因,允许细菌转移到其他地方。当噬菌体准备杀死细菌时,它也会破坏成百上千种细菌的基因,”巴斯勒说,作为噬菌体策略的一部分,它不仅确保后代有足够的细菌寄生,而且确保这些宿主将后代带到更远的地方。这种奇怪的巧合也显示了VP882在噬菌体治疗中的希望。噬菌体治疗是指使用噬菌体来处理致病性细菌感染。它比抗生素更具特异性,而且噬菌体通常只对一种细菌有效,所以副作用很小。然而,这种优势也成为其发展的障碍,每次治疗都应根据患者感染细菌找到相应的噬菌体,这将花费大量的时间,容易延误最佳的治疗时间。由于执行困难,噬菌体治疗只在所有抗生素无效时才被考虑。今年6月,美国第一个噬菌体治疗中心在圣地亚哥启动,这表明临床医学正在逐步采用这种独特的治疗方法。如果存在一种通用的噬菌体,它将极大地促进噬菌体治疗的发展。VP882现在似乎是一个突破点。首先,它感染多种细菌,以前噬菌体的目标是一对一,但是从目前的实验来看,VP882具有广泛的目标菌群;此外,这种监控功能可以随意修改和增强,因为VP882可以将其整个基因隐藏在细菌中,所以它可以通过基因修饰来构建diffe。租用细菌。暗杀开关。Silpe测试了其他细菌,发现它可以很容易地感染其他种类的沙门氏菌和大肠杆菌。这两种病原体也可以通过构建类似于这两种细菌的特异性信号受体来消除。匹兹堡大学生物技术教授哈特福尔认为,通过改造,它可以成为耐药细菌的普遍疗法。细菌耐药性是疾病的头号威胁,迫切需要新的应对措施。虽然很难用天然噬菌体进行治疗,但是存在广谱噬菌体。我们可以把它转换成特定的工具。这种病毒也可能已经抑制了耐药菌株的产生。细菌在说话,病毒在窃听。这不是科幻小说,而是现实。从第一次发现噬菌体到今天发现其间谍身份跨越了100年,在那里我们看不到肉眼,他们仍然在悄悄地策划什么活动?答案当然比我们想象的要复杂得多。毕竟,这些生物使用这种通讯方式进化了数十亿年。

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