Nature：病毒的“免疫系统”

　　

生物通报道：来自霍德华休斯医学院等处的研究人员发表了题为“A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innate immunity”的文章，发现霍乱菌（cholera bacteria）的一种噬菌体能“偷走”细菌的功能免疫系统，并利用这一系统对付细菌宿主。这项研究首次证明了这种病毒：噬菌体能获取全功能性，适应性免疫系统。这一研究成果公布在Nature杂志上。

噬菌体利用偷来的免疫系统，关闭霍乱菌对抗噬菌体的防御体系，从而杀死霍乱菌，繁殖更多的噬菌体后代，这样又能杀死更多的霍乱菌。这项研究对于噬菌体疗法（phage therapy）而言具有重要的意义，这种治疗方法是利用噬菌体治疗由于细菌引起的疾病。由于目前一些细菌——超级细菌已经发展出了对现有大部分抗生素的抗性，因此噬菌体疗法也受到了科学家们和临床医师的关注。

一直以来，科学家们都认为噬菌体只是一些原始DNA或RNA颗粒，不具有精密的适应性免疫系统（能快速对各种各样新出现的入侵物产生应答的系统）。这种专门捕食细菌的病毒，每种对应于一种特殊类型的细菌。这项研究聚焦的就是一种捕食霍乱弧菌（Vibrio cholerae）的噬菌体，霍乱弧菌会引发人类患上霍乱。

霍德华休斯医学院，塔夫茨大学的Andrew Camilli领导了这项研究。文章的第一作者是Camilli实验室的Kimberley D. Seed博士。他们分析了取自孟加拉国霍乱患者粪便样本的噬菌体，并进行了测序，解析其DNA序列，结果发现了其中一些基因能用于功能免疫系统，而这些基因此前曾在一些细菌（包括大部分的古细菌）中发现过。

为了验证这一发现，研究人员又利用缺乏适应性免疫系统的噬菌体感染一种新型霍乱菌，这种细菌具有针对噬菌体的天然抗性。结果发现噬菌体无法产生适应性，杀死这种细菌。但是当研究人员用带有免疫系统的噬菌体对同一种霍乱菌进行感染的时候，发现噬菌体能快速适应，杀死细菌。这证明了噬菌体所有的免疫系统是功能全面，能自适应。

“几乎所有的细菌都会受到噬菌体的感染，并且约一半已知细菌也都具有这种适应性免疫系统：CRISPR/Cas。这种系统能帮助细菌对抗噬菌体。虽然这个免疫系统是被噬菌体“征用”的，但是它的起源目前还不清楚，因为霍乱菌本身并不具有这种系统。

更重要的是，这种免疫系统能被噬菌体所用，并适应性对抗霍乱菌的防御系统。在噬菌体中找到了CRISPR / cas系统，表明噬菌体和细菌之间存在基因流动，这种基因流动甚至可以是类似适应性免疫系统这样庞大而复杂的内容，”Seed说。

“这项研究也解答了关于病毒是否是活体生物的相关争论，并提高了利用噬菌体疗法治疗细菌感染的可能性，尤其是那些具有抗性的细菌，”Camili说。

Camili此前的研究曾指出，在霍乱患者粪便标本中噬菌体很常见，这意味着噬菌体疗法实际上在机体本身就自然发生了，因此也可以通过治疗加强这种疗法疗效。此外，Camili在2008年发表的一项研究中也证明，霍乱肠源性感染的小鼠模型中噬菌体疗法也产生了作用。

目前这一研究组正在更深入研究，探索这种噬菌体免疫系统如何使得霍乱菌防御系统失效的机理，这对于了解噬菌体免疫系统是否能克服霍乱菌新发展出来的噬菌体防御系统，具有重要意义，同时也有助于研发新型有效的，稳定的噬菌体疗法。（生物通：张迪）

原文检索：

Seed, K.D., Lazinski, D.W., Calderwood, S.B., and Camilli, A. (2013). A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innate immunity. Nature, vol 494, issue 7438, pp 489 DOI: 10.1038/nature11927