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噬菌体治疗筛选标准的重新审视:在安全与可及性间寻求平衡

面对全球抗生素耐药性(AMR)危机,噬菌体治疗已成为极具潜力的替代策略,但 “合适” 噬菌体的筛选标准始终存在争议。当前

面对全球抗生素耐药性(AMR)危机,噬菌体治疗已成为极具潜力的替代策略,但 “合适” 噬菌体的筛选标准始终存在争议。当前监管机构普遍采用的 “排除毒力因子 / 抗性基因、无转导能力、严格裂解性” 三大标准,虽以安全性为核心,却在实际应用中显现过度保守的局限。本文结合 2025 年《npj Antimicrobials and Resistance》的最新研究,深入剖析三大标准的科学依据与现实困境,为优化噬菌体治疗筛选框架提供科学参考。

一、核心筛选标准的合理性与局限性解析1. 标准一:排除携带毒力因子或抗生素抗性基因的噬菌体

该标准的核心逻辑明确,其科学依据扎实 —— 噬菌体携带的毒力因子可直接增强细菌致病性。典型案例包括 CTX 噬菌体编码霍乱毒素、Stx 噬菌体编码志贺样毒素,分别引发霍乱和溶血性尿毒症综合征;沙门氏菌的 Gifsy-3 噬菌体编码的 SspH1 蛋白,还能增强细菌在感染模型中的持续性,凸显噬菌体基因组与宿主致病性的紧密关联。

检测工具方面,毒力因子筛查依赖 VFDB 等数据库的序列相似性比对,但毒力因子的多样性导致筛查难以全面覆盖未知因子;抗生素抗性基因检测虽有 Resfinder、CARD 等成熟工具,却存在临床关联性弱的问题。环境噬菌体中虽常检测到抗性基因,但人类或动物粪便来源的噬菌体中抗性基因罕见,ESKAPE 病原体中噬菌体相关抗性基因的检出率仅 1.8%-20.9%,且多数预测携带的抗性基因与细菌耐药性无直接关联,易导致 “误杀” 安全噬菌体。

合理性评估显示,排除毒力因子的标准必要且科学,是安全筛选的基石;但抗性基因筛查需摒弃 “一刀切”,应结合临床耐药表型,仅排除与实际治疗相关的功能性抗性基因。

2. 标准二:排除具备转导能力的噬菌体

转导作为噬菌体介导的基因水平转移机制,理论上可能传播毒力基因或抗性基因,广义转导的非特异性包装、温和噬菌体的特异性转导及侧向转导,均被认为存在潜在风险。但现有检测工具的局限性导致实际风险被高估:传统转导实验通过标记基因检测转导子,强选择压力会显著放大自然条件下的转导频率;基于测序的检测方法易受细菌污染、读长分配错误影响,准确性不足。

临床实际中,抗生素抗性基因的水平转移主要源于接合或自然转化,转导的作用 “特征不清”。噬菌体的窄宿主范围和同源重组需求,进一步限制了跨物种基因转移的可能性,其主要风险仅为同一菌株内的等位基因重组,而非引入全新有害基因。此外,噬菌体生产过程中避免使用携带不良性状的宿主菌,可进一步降低转导风险。因此,转导能力的筛查应采用低风险阈值,无需排除所有具备转导潜力的噬菌体,仅针对性排除广义转导活跃的菌株。

3. 标准三:仅选择严格裂解性噬菌体

温和噬菌体因可通过溶原循环整合至宿主基因组,引发溶原性转换或转导风险,被普遍排除。但生物信息学工具(如 PhageAI、PHASTEST)通过整合酶、转座酶等基因预测溶原性的方法存在局限 —— 具备这些基因不等于实际具有溶原能力,部分温和噬菌体在不同菌株或条件下溶原频率差异显著,高诱导频率的温和噬菌体在治疗中与烈性噬菌体无实质差异。

严格排除温和噬菌体的标准已成为制约治疗发展的瓶颈。75.61% 的细菌基因组含功能性前噬菌体,临床分离株中温和噬菌体普遍存在,如艰难梭菌、分枝杆菌感染治疗因缺乏烈性噬菌体,不得不依赖温和噬菌体;全球近万株分枝杆菌噬菌体中仅 1 株适合直接治疗,其余需通过基因编辑改造。创新解决方案已逐步落地:“温和噬菌体 - 抗生素协同作用(tPAS)” 通过亚治疗剂量抗生素诱导溶原菌裂解或抑制溶原化,在秀丽隐杆线虫感染模型中实现细菌根除;CRISPR-Cas9 等基因编辑技术可敲除温和噬菌体的整合酶或阻遏蛋白,消除溶原风险,使其转化为安全有效的治疗工具。

二、三大标准的核心争议与平衡逻辑

三大标准的核心矛盾在于:传统标准以 “绝对安全” 为目标,却牺牲了噬菌体治疗的可及性。

对于毒力因子排除标准,争议点在于筛查仅能覆盖已知因子,但因风险明确,平衡方向应是维持严格排除,同时持续拓展毒力因子数据库的覆盖范围;对于抗性基因排除标准,争议点在于检测高效但临床关联性弱,平衡方向是仅排除与临床耐药表型直接相关的基因,避免因无功能抗性基因而放弃有效噬菌体;对于转导能力排除标准,争议点在于理论风险存在但实际风险被高估,平衡方向是采用低风险阈值筛选,不排除弱转导能力的噬菌体;对于严格裂解性要求,争议点在于过度限制治疗资源,而温和噬菌体具备优化潜力,平衡方向是允许经改造或协同策略处理后的温和噬菌体应用。

在个性化治疗场景中,针对特定耐药菌的有效噬菌体可能因符合 “不合适” 标准而被放弃,而温和噬菌体经改造或协同治疗后,临床收益可能远超潜在风险,这要求筛选标准必须在安全与可及性间找到动态平衡。

三、筛选标准的优化建议与未来方向1. 分层筛查策略:精准区分风险等级

采用分层筛查模式,对不同风险因素实施差异化标准:高风险的毒力因子维持严格排除,同时结合功能验证(如毒素表达实验),避免仅依赖序列预测;中风险的转导能力采用低风险阈值,通过体外实验验证转导频率,而非单纯依赖生物信息学预测;低风险的抗性基因仅排除与临床耐药表型直接相关的基因,结合细菌基因组背景综合评估。

2. 温和噬菌体的合理利用:从 “排除” 到 “优化”

改变对温和噬菌体的态度,从 “一律排除” 转为 “可优化利用”:开发基于表型的溶原性检测方法(如噬菌斑形态分析、诱导率测定),替代单纯的基因预测;利用基因编辑技术改造温和噬菌体,敲除溶原相关基因,转化为 “人工烈性噬菌体”;针对缺乏烈性噬菌体的病原体,推广 tPAS 协同策略,实现温和噬菌体的安全应用。

3. 标准化检测与临床数据积累

建立转导能力、溶原性检测的统一实验方案,明确 “溶原化能力” 与 “实际溶原频率” 的区分标准,减少不同实验室间的结果偏差;推动多中心、前瞻性临床试验,重点积累温和噬菌体及改造噬菌体的安全性数据,尤其是长期应用中的基因转移风险,为标准迭代提供实证支持。

总结

噬菌体治疗的筛选标准需告别 “一刀切” 的保守逻辑,转向 “风险动态评估” 的务实框架。排除携带毒力因子的噬菌体是不可动摇的安全基石,但对抗生素抗性基因和转导能力的筛查应避免过度严苛;温和噬菌体不应被简单排除,而应通过改造、协同治疗等策略转化为有效治疗资源。未来,随着基因编辑技术的成熟和临床数据的积累,筛选标准将逐步从 “经验性排除” 升级为 “精准化风险管控”,在保障安全的前提下,最大化噬菌体治疗的可及性,为应对 AMR 危机提供更高效的解决方案。