病毒能解决我们的抗生素危机吗?

越来越多的细菌对抗生素产生了耐药性——病毒和疫苗是如何起作用的
2021年7月2日

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大肠杆菌。

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耐抗生素细菌每年都在杀死更多的人,但科学家们正在转向它们的天然病毒捕食者来治疗感染,以及预防疾病的新疫苗。

1945年12月,在因发现青霉素而获得诺贝尔奖的演讲中,亚历山大·弗莱明博士警告说,如果接触到非致死量的青霉素,细菌可能会对这种药物产生抗药性。他说,在实验室里,只要把微生物暴露在不足以杀死它们的浓度中,就能让它们对青霉素产生耐药性,这并不困难,同样的事情偶尔也会在体内发生。

他的警告被证明是有先见之明的。今天,许多细菌对多种抗生素具有耐药性,因此难以对患者进行治疗。这是因为当你使用抗生素时,细菌会进化出清除、破坏或绕过药物作用的方法。

对人类健康的后果是严重的。据估计,每年有70万人死于对抗生素产生耐药性的细菌。世界卫生组织(WHO)预测,如果没有任何变化,到2050年,每年的死亡人数将达到1000万人。

更糟糕的是,我们开发新抗生素的速度还不够快。根据世卫组织最近的一项审查,在正在开发的43种抗生素中,没有一种是能够充分针对一组重点耐药细菌的新药。事实上,自20世纪80年代以来,市场上就没有任何新型抗生素能对付最棘手的细菌,这些细菌大多属于微生物学家称为革兰氏阴性菌的一类。

“最容易摘的果子已经摘了。法国生物技术公司Pherecydes Pharma的首席执行官Guy-Charles Fanneau de la Horie博士说:“现在发现新的抗生素更加困难和困难。”

寻找新药的另一种选择是利用一种叫做噬菌体(或噬菌体)的太空船形状的病毒,这种病毒以细菌为食。一旦噬菌体附着在细菌上,它们就会给细菌注入DNA,并在细菌体内复制。很快,囤积的病毒就会爆发,感染更多的细菌。

杀菌病毒

de la Horie博士的公司Pherecydes专注于制造这种噬菌体,并将其用于感染耐药细菌的患者。它的噬菌体杀死了三种因对一线抗生素具有耐药性而臭名昭著的细菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌,铜绿假单胞菌。de la Horie博士指出,这些是医院中许多耐药感染的罪魁祸首,而最危险的细菌就居住在那里。

将噬菌体病毒注射到病人体内应该是完全安全的,因为它们不针对人体细胞。与影响多种细菌种类的许多抗生素不同,噬菌体更具针对性,不会杀死我们肠道中的“友好”微生物。“它们是高度特异性的,”德拉霍里博士说。“例如,一种致命的噬菌体金黄色葡萄球菌会不会有影响假单胞菌。’

作为一种更精确的武器,必须谨慎选择正确的噬菌体来杀死正确的细菌。因此,Pherecydes开发了实验室设备来评估患者样本,测试引起问题的细菌,并选择一种特定的噬菌体来杀死它们。

“我们发现了少量的噬菌体,我们称之为超级噬菌体,因为它们对同一物种内的大量菌株都有活性,”德拉霍里博士说。如果病人有铜绿假单胞菌这是一种讨厌的细菌,经常感染呼吸机上的病人,然后使用噬菌体可以杀死80%以上的菌株。

噬菌体疗法尚未得到欧洲药品管理局的批准,但Pherecydes已经通过所谓的“同情使用”,治疗膝关节或髋关节手术后感染耐药细菌的患者,在这些患者中,其他治疗方案都失败了。这些感染尤其难以用抗生素治疗。这不是一个小问题。“2%到5%的髋关节和膝关节置换手术确实会感染,”德拉霍里医生解释说。

到目前为止,该公司已经使用噬菌体治疗了超过26名患者,其中大部分在法国里昂的主要医院。例如,报告显示它如何治疗三名老年患者金黄色葡萄球菌膝关节置换术感染,以及患者的持续性假单胞菌感染。他们计划在今年晚些时候开始对髋关节和膝关节手术后的关节感染进行试验。

在PhagoProd项目的支持下,该公司还开发了噬菌体的精密制造工艺。目前生产的数量为每升,但计划将生产规模扩大到每批次数十升。一个小瓶中仅一毫升就能含有100亿个噬菌体。

更好的是,当噬菌体被注射到病人体内或被感染的组织上时,它们会在目标细菌内繁殖,这样以后就有更多的噬菌体可用来杀死细菌。德拉霍里博士说:“一旦你将噬菌体放入细菌中,你就不需要再放入更多的噬菌体,因为它们会自我繁殖。”

de la Horie博士希望能在2023年开始大规模的患者试验。他说,我们相信我们的产品最早可能在2024年或2025年上市。

预防而非治疗

其中一个问题是bug铜绿假单胞菌这是一个名为BactiVax的项目的目标之一,该项目也在应对抗生素耐药性感染的挑战。然而,BactiVax的研究人员没有使用噬菌体或其他方法来治疗感染,而是将目光投向了疫苗。

假单胞菌重症监护患者、慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者和囊性纤维化患者。

它可以引起慢性感染和严重感染。爱尔兰都柏林大学(University College Dublin)的博士候选人艾琳•尤拉多(Irene Jurado)说:“这很常见,有时并不会造成真正的伤害,但对于有潜在疾病的人来说,这可能是个问题。”

她补充说,如果患有囊性纤维化的孩子在5岁或6岁时感染了某些菌株,这种细菌可以在他们的肺部呆一辈子,使他们的呼吸复杂化,并使他们病情严重。

假单胞菌有一个大的基因组,这给了它足够的灵活性来适应不同的挑战,这是Jurado最近写的。这使得它特别擅长产生对抗生素的耐药性。因此,研究人员花了几十年的时间试图开发针对它的疫苗,但没有成功。

Jurado正在研究这种细菌用来附着在肺细胞上的蛋白质。这可能为疫苗提供关键成分,就像Covid-19疫苗中的SARS-CoV-2刺突蛋白指导我们的免疫系统一样。

爱尔兰都柏林大学的免疫学家Siobhán麦克林博士是BactiVax项目的负责人,他解释说:“我们正在努力研究需要什么样的免疫反应来保护人们免受感染。”细菌用来粘在我们细胞上的蛋白质通常是很好的疫苗目标。例如,百日咳疫苗使用五种不同的蛋白质,细菌将这些蛋白质附着在喉咙周围的细胞上。

不幸的是,这种细菌比新冠病毒更难对付,因为它的外表不是一种,而是几十种蛋白质。这意味着与大流行病毒相比,假单胞菌疫苗中应该加入什么并不那么明显,在大流行病毒中,刺突蛋白是首选目标。

但研究人员认为,疫苗是值得努力的。麦克林博士说:“我们的想法是,如果我们能研制出预防感染的疫苗,这比不断尝试用抗生素治疗(问题感染)要好。”我们只剩下最后的抗生素了,一旦用完,我们就会陷入困境。

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