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来自研究机构

具有可编程特异性的合成噬菌体

日期:
2019年11月4日
来源:
苏黎世联邦理工学院
简介:
研究人员正在使用合成生物学对细菌病毒(俗称噬菌体)进行重新编程,爱博网投领导者以扩大其自然宿主范围。这项技术为使用标准化的合成噬菌体治疗细菌感染铺平了道路。
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噬菌体(简称“噬菌体”)是感染细菌的病毒。噬菌体具有高度的宿主特异性,通常只会感染和杀死单个物种甚至亚种的细菌。与传统抗生素相比,噬菌体不会不加选择地杀死细菌。因此,当用作治疗时,噬菌体不会对生活在肠道中的有益“好”细菌造成附带损害。这种只针对致病细菌的能力使得噬菌体被视为对抗细菌感染的潜在“灵丹妙药”,尤其是对抗已经产生抗生素耐药性的细菌。

然而,噬菌体的高特异性也是一个缺点:临床医生必须管理不同的噬菌体组合,以确保存在正确的噬菌体来靶向单一细菌感染。这种方法不仅限制了噬菌体治疗成为一种标准化治疗选择的机会,而且为每一种感染寻找噬菌体或噬菌体组合也成为一项耗时且劳动密集型的任务。到目前为止,噬菌体必须首先从它们的自然环境中分离出来,对所讨论的细菌菌株进行测试,最重要的是,对它们的基因组进行测序,以确保它们可以安全用于人类。

转基因噬菌体

在瑞士国家科学基金会资助的“Ambizione”研究员Samuel Kilcher的指导下,苏黎世联邦理工学院食品、营养和健康研究所(IFNH)的研究人员对噬菌体进行了基因重组,以生产出能够识别和攻击天然宿主以外更广泛细菌菌株的合成噬菌体。研究人员在杂志上报告了他们的发现细胞的报道

在噬菌体尾部的底部是专门的受体结合蛋白,可以识别目标细菌暴露的细胞壁上的特定受体。“利用x射线晶体学,我们破解了来自李斯特菌噬菌体的第一个受体结合蛋白的原子结构,为重新设计我们的噬菌体提供了结构蓝图,”主要作者马修·邓恩说。

与乐高积木类似,研究人员通过将来自不同噬菌体的蛋白质成分组装在一起,以提供不同的宿主特异性,从而组装出新的受体结合蛋白。最后,研究人员用他们的设计受体结合蛋白对李斯特菌噬菌体进行基因改造,使噬菌体能够识别并杀死目标细菌的新菌株。尽管这些设计噬菌体攻击不同的新宿主,但除了编码受体结合蛋白的基因不同之外,它们都有相同的基因组。

噬菌体鸡尾酒作为一种治疗形式

这种噬菌体变体的混合物现在可以用来治疗病人。Kilcher解释说:“我们可以通过在一种鸡尾酒中使用几种合成的噬菌体来覆盖广泛的宿主。”与野生型噬菌体混合物的不同之处在于,合成噬菌体可以以更有针对性的方式开发、生产和适应。在纯培养基中培养人工噬菌体既不昂贵也不费力。“我们可以对它们进行相应的编程,以满足几乎所有特定的目的,”他补充道。

除了治疗应用之外,研究人员还可以将合成噬菌体用作特定分子结构的诊断标记,例如用于检测混合细菌群体中的致病菌株。

前路漫漫

在转基因噬菌体疗法进入临床实践之前,仍有许多障碍需要克服。目前的研究仅仅是关于李斯特菌作为一种模式细菌的概念验证,这种细菌存在于食物中,可以在免疫系统较弱的人群中引起严重感染。

研究人员现在正计划制造人工噬菌体来对抗其他由于抗生素耐药性而难以用传统疗法治疗的病原体。例子包括金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和肠球菌。设计这种噬菌体的方法还有待开发。“每个噬菌体和每个宿主生物都有特殊的挑战,”联邦理工学院教授马丁·洛斯纳(Martin Loessner)强调说,他是这项研究的合著者,也是IFNH食品微生物实验室的主任。爱博网投领导者然而,他认为开发出针对此类病原体的工作台只是时间问题。

人们对噬菌体疗法寄予厚望。转基因噬菌体已经在一个病例中被用于治疗。几个月前,美国研究人员在《自然医学》杂志上报道了一个病例,一名患有囊性纤维化的15岁患者接受了噬菌体治疗,以治愈由分枝杆菌引起的严重感染。治疗奏效了。但在任何噬菌体疗法获得批准之前,仍需要进行广泛的临床试验。

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故事来源:

材料所提供的苏黎世联邦理工学院注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Matthew Dunne, Beatrice Rupf, Marc Tala, Xhem Qabrati, Patrick Ernst, Yang Shen, Eric Sumrall, Laura Heeb, Andreas plecthun, Martin J. Loessner, Samuel Kilcher。通过结构导向设计嵌合受体结合蛋白重编程噬菌体宿主范围细胞的报道, 2019;29 (5): 1336 doi:10.1016 / j.celrep.2019.09.062

引用此页

苏黎世联邦理工学院。“具有可编程特异性的合成噬菌体。”《科学日报》。《科学日报》,2019年11月4日。< www.koonmotors.com/releases/2019/11/191104112838.htm >。
苏黎世联邦理工学院。(2019, 11月4日).可编程特异性合成噬菌体。《科学日报》。2023年6月17日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/11/191104112838.htm
苏黎世联邦理工学院。“具有可编程特异性的合成噬菌体。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/11/191104112838.htm(2023年6月17日访问)。

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