噬菌體 “雙打”：效果與挑戰(zhàn)并存
銅綠假單胞菌是一種常見的機會致病菌，能形成生物膜，使其對傳統(tǒng)抗生素產(chǎn)生極強的耐藥性。研究人員選取了兩種針對該菌的烈性噬菌體 JG005 和 JG024，測試它們在浮游狀態(tài)、感染上皮細胞以及生物膜環(huán)境中的作用。
圖1 兩種噬菌體之間以及它們與銅綠假單胞菌的不同生長狀態(tài)之間是如何相互作用的？
在浮游培養(yǎng)和感染人肺細胞的實驗中，單一或聯(lián)合使用噬菌體都能有效降低銅綠假單胞菌的活力，但 24 小時后，耐藥變異株開始出現(xiàn)。這一現(xiàn)象凸顯了噬菌體治療中耐藥性快速進化的挑戰(zhàn)。更有趣的是，當(dāng)兩種噬菌體聯(lián)合使用時，JG005 憑借更短的裂解周期和更高的后代產(chǎn)量，迅速耗盡宿主資源，導(dǎo)致 JG024 的復(fù)制受到顯著抑制。這種 “噬菌體間競爭” 現(xiàn)象表明，并非所有噬菌體組合都能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，反而可能因資源爭奪削弱整體效果。
生物膜：噬菌體治療的 “頑固堡壘”
生物膜是銅綠假單胞菌在感染部位形成的保護性結(jié)構(gòu)，也是噬菌體治療的主要障礙。實驗發(fā)現(xiàn)，在靜態(tài)生物膜中，噬菌體組合最初能抑制生物膜的分散，但無法實現(xiàn)持續(xù)控制，而噬菌體與美羅培南抗生素的聯(lián)合使用則能有效限制生物膜的擴散。然而，附著型生物膜對噬菌體和抗生素都表現(xiàn)出耐受性，這可能與生物膜內(nèi)細菌的代謝狀態(tài)和空間分布有關(guān)。
研究還發(fā)現(xiàn)，生物膜的不同部位（分散相和附著相）對噬菌體的反應(yīng)存在顯著差異。分散相細菌對噬菌體更敏感，而附著相細菌則因生物膜基質(zhì)的物理屏障和代謝惰性，表現(xiàn)出更強的耐受性。這種時空異質(zhì)性為設(shè)計更有效的噬菌體治療策略提出了新的要求。
耐藥性機制：基因變異的 “交叉防護”
進一步分析噬菌體耐藥突變株的基因組后，研究人員發(fā)現(xiàn)，編碼脂多糖（LPS）生物合成的 wzy 基因變異是導(dǎo)致交叉耐藥的主要原因。攜帶 wzy 突變的菌株不僅對 JG005 和 JG024 都產(chǎn)生耐藥性，還會影響生物膜的形成和結(jié)構(gòu)。此外，銅綠假單胞菌的基因型會顯著影響耐藥突變的頻率和類型，提示在臨床應(yīng)用中需要根據(jù)菌株特性定制噬菌體治療方案。
優(yōu)化策略：順序給藥與聯(lián)合治療
為克服噬菌體間競爭和耐藥性問題，研究人員測試了順序給藥策略。先使用JG024，兩小時后再加入JG005，這種方法不僅避免了兩種噬菌體的直接競爭，還能維持對細菌的持續(xù)殺傷。此外，噬菌體與抗生素的聯(lián)合使用在生物膜感染模型中顯示出協(xié)同效應(yīng)，尤其是在防止生物膜分散方面效果顯著。
這項研究揭示了噬菌體 - 細菌互動的復(fù)雜性，強調(diào)了噬菌體間競爭、細菌生長狀態(tài)和耐藥性進化在噬菌體治療中的重要性。未來的研究需要進一步探索如何優(yōu)化噬菌體組合的給藥順序和劑量，以最大限度地發(fā)揮其治療潛力，同時減少耐藥性的產(chǎn)生。隨著對噬菌體 - 細菌互作機制的深入理解，噬菌體療法有望成為對抗耐藥菌感染的重要武器，為囊性纖維化、肺炎等難治性感染的治療帶來新的希望。
參考文獻：Bürkle M, Korf IHE, Lippegaus A, Krautwurst S, Rohde C, Weissfuss C, Nouailles G, Tene XM, Gaborieau B, Ghigo JM, Ricard JD, Hocke AC, Papenfort K, Debarbieux L, Witzenrath M, Wienhold SM, Krishnamoorthy G. Phage-phage competition and biofilms affect interactions between two virulent bacteriophages and Pseudomonas aeruginosa. ISME J. 2025 Jan 2;19(1):wraf065. doi: 10.1093/ismejo/wraf065. PMID: 40188480; PMCID: PMC12041424.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~汪智。
