轻松人造病毒的新技术平台

　　

在自然界中，噬菌体（bacteriophages）随处可见。本质上它们属于病毒，主要攻击并杀死特定细菌。利用这种特性，研究人员和医务人员希望通过人工改造噬菌体来对付细菌感染，例如某些食品工业已经采用天然噬菌体来破坏食品中的病原体了。

然而，基因工程噬菌体却是一个极具挑战的项目。在苏黎世联邦理工大学食品微生物学教授Martin Loessner的带领下，一组研究团队刚刚在《PNAS》期刊发表文章，正式提出了一款制造工程噬菌体的新技术平台。

利用该平台，研究人员得以实现系统性地基因修饰噬菌体基因组，赋予噬菌体额外功能，让它们在细菌L型（缺乏细胞壁的Listeria细胞，或称L form）中复制。

“在以前，修改噬菌体基因组几乎是不可能的，”Loessner说。即便可以，这些方法也非常低效，一个基因只能整合到噬菌体一小片已知基因组中，将被修饰过的噬菌体分离出来就像大海捞针。

“我们曾经必须筛选数百万个噬菌体，才能找到富含所需特性的那只。现在我们能从头创建这些病毒，在较短的时间内测试它们，如果有需要还可再次修改，”Loessner说。

Samuel Kilcher是一位分子病毒学家，他是取得这项技术突破的关键人物。他利用合成生物学方法，在计算机绘图界面上绘制噬菌体基因组，将DNA片段在试管中组装起来。新方法不仅能赋予噬菌体新功能，如生产溶解细胞壁的酶，还能消除噬菌体不必要的属性，如生产细胞毒素或整合到细菌基因组等。

为了激活这种“合成噬菌体”，研究人员需要先将基因组引入细菌L型，让细菌细胞根据遗传模板生产所需噬菌体的全部成分，确保病毒粒子正确组装。

研究人员发现，细菌L型不仅能创建噬菌体，它们生产的噬菌体还能攻击其他细菌。正常来讲，宿主只能生产属于自己的特定病毒，L型菌的这种特性使其得以作为工程噬菌体的通用孵化器。

“人工改造噬菌体的一个关键前提是，不能让工程噬菌体基因组整合到宿主基因组中，”Kilcher强调。如果发生这种情况，细菌就不怕病毒威胁了。

两位研究人员并不特别担心噬菌体的潜在耐药性。即使细菌发展出耐药性，比如通过改变表面结构防止病毒附着，简便的一体化人工噬菌体生产过程也能有针对性地克服这些问题。

运用该平台构建的工程噬菌体应用前景广阔。在治疗或诊断中，可以让L型菌到达指定部位破裂，然后释放噬菌体感染被治疗细胞。全球抗生素耐药性问题愈演愈烈，有了这项技术，噬菌体抗菌应用将不再受限。

Loessner团队的这项发明让噬菌体疗法向前迈进了一大步，他们已经申请了技术专利，目前正在寻找许可生产适用于人类治疗和诊断的噬菌体的合作公司。

原文检索：

Cross-genus rebooting of custom-made, synthetic bacteriophage genomes in L-form bacteria

（生物通：伍松）