顏士州

什么叫噬菌體？它是一種侵襲細(xì)菌的病毒，在人體細(xì)菌內(nèi)寄生，只要有細(xì)菌生存的地方就有它的身影。噬菌體很小，呈多種形狀，形似蝌蚪，它由核酸和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)構(gòu)成，這兩種物質(zhì)相互保護(hù)。

噬菌體分毒性噬菌體和溫和噬菌體。毒性噬菌體產(chǎn)生于病菌之中，繁殖能力極強(qiáng)。溫和噬菌體繁殖能力稍弱一些，在適當(dāng)?shù)臏囟?、環(huán)境等影響下，它的運(yùn)動(dòng)能力才會(huì)加強(qiáng)。

1915年，英國倫敦醫(yī)學(xué)研究所所長弗德里克·特沃特在研究天花疫苗的痘苗病毒中發(fā)現(xiàn)，有一種活細(xì)胞非?；钴S，它在細(xì)菌外面活動(dòng)，吞噬著病菌，有它存在，病菌數(shù)量明顯減少。特沃特的這一發(fā)現(xiàn)，告訴人們有一種奇特的細(xì)菌病毒存在，可惜那時(shí)正處于第一次世界大戰(zhàn)期間，這一研究也就被擱置了。

在此同時(shí)，加拿大細(xì)菌學(xué)家費(fèi)利克斯·德赫雷爾也在巴黎進(jìn)行研究。1915年8月，一場較為嚴(yán)重的痢疾“襲擊”了法國騎兵中隊(duì)，整個(gè)部隊(duì)幾乎失去了戰(zhàn)斗力。德赫雷爾從患者的糞便中發(fā)現(xiàn)了痢疾桿菌，他通過顯微鏡觀察到，在其繁衍過程中，經(jīng)過一段時(shí)間，細(xì)菌反而越來越少。他把這些病毒稱為噬菌體，推斷出病毒為顆粒狀。德赫雷爾還發(fā)現(xiàn)，病毒感染首先就是病原體附著宿主細(xì)胞。由于當(dāng)時(shí)醫(yī)學(xué)界為此事爭論激烈，他最后放棄了這方面的研究。

對于噬菌體的發(fā)現(xiàn)貢獻(xiàn)最大的，還是同一時(shí)期的馬克斯·施萊辛格。他通過實(shí)驗(yàn)證明，純化的噬菌體最大直徑為0.1微米，質(zhì)量大約4×10克，它們由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成，比例大體上相等。

在1938～1970年間，美國生物學(xué)家德爾布呂克在一項(xiàng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)一種受感染的細(xì)菌經(jīng)過半個(gè)小時(shí)的潛伏期之后，釋放了大量噬菌體。后來，他與意大利的微生物學(xué)家薩爾瓦多一起研究，于1942年3月，第一次獲得了噬菌體的清晰照片。同時(shí)，這些噬菌體變異株第一次被分離、鑒定。

1953年，科學(xué)家懷亞特和科恩開始對細(xì)菌和受噬菌體感染的細(xì)胞中DNA的合成進(jìn)行了長達(dá)10年的研究。最關(guān)鍵的研究表明，病毒能把遺傳信息引入受感染的細(xì)胞中。

醫(yī)學(xué)界通過長達(dá)一個(gè)世紀(jì)的研究，從噬菌體中得出的遺傳和生化概念，使得病毒學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展成為可能。1958年，我國第一位細(xì)菌學(xué)博士余賀教授，就曾利用噬菌體成功治療燒傷病人的感染，成為微生物學(xué)界的一段佳話。

2015年底，美國加州大學(xué)圣迭戈全球健康研究所所長兼?zhèn)魅静×餍胁＜宜固乩嫉希⊿trathdee）和丈夫湯姆·帕特森（Tom Patterson）一起去埃及旅游，兩人游覽了金字塔后，帕特森突然出現(xiàn)了身體不適，繼而不停地出現(xiàn)類似感冒的癥狀，斯特拉思迪預(yù)感不妙，趕緊把丈夫送到了開羅的診所。

當(dāng)?shù)蒯t(yī)院診斷其為胰腺炎，經(jīng)過一段時(shí)間的治療，丈夫的病情不但沒有好轉(zhuǎn)，反而持續(xù)惡化。斯特拉思迪急忙用直升機(jī)將帕特森迅速送到德國法蘭克福一家著名的醫(yī)院，醫(yī)院成立了專家小組對帕特森的病情進(jìn)行了仔細(xì)地檢查，最終確診帕特森感染了一種超級細(xì)菌——“伊拉克細(xì)菌”，當(dāng)年伊戰(zhàn)中不少美軍士兵都曾感染該細(xì)菌，死亡率非常高。

這種超級細(xì)菌，由于抗藥性強(qiáng)，現(xiàn)有的抗生素根本奈何不了它，醫(yī)院對此也是束手無策。帕特森的病情還在加重，斯特拉思迪沒辦法，只好將其再送回了老家圣迭戈。圣迭戈醫(yī)院的醫(yī)生根據(jù)伊戰(zhàn)中幸存士兵的病例，使用了頂級抗生素，可是經(jīng)過觀察，病毒產(chǎn)生了強(qiáng)大的抗藥性，導(dǎo)致斯特拉思迪的身體繼續(xù)惡化，甚至出現(xiàn)了昏迷休克，幾乎瀕臨死亡。2016年2月，醫(yī)院在用盡了所有的抗生素后，不得不告知斯特拉思迪，他們無能為力了。

醫(yī)生的話讓斯特拉思迪陷入了絕望之中，她深知，細(xì)菌進(jìn)化的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快過新抗生素研制的速度，可是面對自己的丈夫，她怎能輕易放棄？這時(shí)，她猛然想起：在抗生素對付不了細(xì)菌的情況下，自然界的食物鏈中，它的天敵必然存在，而這個(gè)天敵就是噬菌體。噬菌體會(huì)自我復(fù)制繁殖，從內(nèi)部將細(xì)菌蠶食瓦解，她后悔自己當(dāng)初怎么沒想到這件事。而且噬菌體的種類繁多，又該到哪里去找到有效的呢？

幸運(yùn)的是，美國馬里蘭海軍醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的塞隆·哈密頓（Theron?Hamilton）少校搜集了300多種有效的噬菌體。經(jīng)多位專家研究，決定分別通過靜脈和胸前的導(dǎo)管將噬菌體注入到帕特森的體內(nèi)。治療的過程中幾乎沒有出現(xiàn)波折，噬菌體產(chǎn)生了良好的效果，帕特森的身體和意識都開始慢慢恢復(fù)。經(jīng)過一段時(shí)間的治療，他竟然開始借助拐杖慢慢下地走路了。此后，哈密頓少校和斯特拉思迪以及醫(yī)學(xué)界同仁共同推出一本關(guān)于噬菌體療法的宣傳書籍，呼吁人們重新審視抗生素的作用，重拾噬菌體這個(gè)古老的武器。

2011年4月，美國科學(xué)家在《自然》雜志撰文：美國科學(xué)家利用噬菌體讓生物分子的進(jìn)化速度提高了100倍。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)有望讓制藥業(yè)使用培育出來的蛋白質(zhì)、核酸和其他成分按需制藥。這種發(fā)現(xiàn)讓多年來由有機(jī)小分子制成的藥物，如今可通過蛋白質(zhì)或核酸等生物大分子來制藥。

我們知道，傳統(tǒng)的制藥成分大多是利用小分子物質(zhì)合成的，但未來新型藥劑是以高分子為基礎(chǔ)的，藥物的合成不是輕而易舉的。要想進(jìn)化蛋白質(zhì)，必須利用由噬菌體輔助進(jìn)行的連續(xù)演化體系，完全通過物質(zhì)合成，無需人為干預(yù)。

科學(xué)家利用噬菌體輔助持續(xù)進(jìn)化的方法，可以讓蛋白質(zhì)在每24小時(shí)內(nèi)進(jìn)化60輪，但由于噬菌體的生命周期極短，僅有10分鐘，于是科學(xué)家們利用PACE系統(tǒng)延長其生命周期，作為制造噬菌體的工廠。據(jù)報(bào)道，哈佛大學(xué)化學(xué)生物學(xué)系已經(jīng)研制出利用噬菌體生物分子合成的快速新方法，新型藥劑正在研究中。