制造清除细菌的噬菌体


  在哈佛医学院,蒂莫西·卢(Timothy Lu)的许多病人受到细菌感染的攻击。卢介绍道:“感染很严重。囊肿性纤维化的病人因为他们的导尿管而感染,这都是由生物膜造成的。”

  卢现在是麻省理工学院的助理教授,他正在研究如何才能破坏生物膜。不过他没有采取以往的技术手段来攻克这个难题,而是利用最先进的人工合成生物技术。他设计了一种病毒,也就是噬菌体,用来破坏生物膜,攻破细菌抵抗抗生素的防御体系。他的研究成果可能将是人工合成生物技术第一次成功的大规模应用,用来破坏遍布于工业设备上的生物膜。

  当细菌附着于宿主细胞表面或无生命物体表面,它们分泌出一些分子把整个菌群粘合在一起,并且覆盖上一层保护物,这个细菌群落和胞外分泌物组成的结构群体就叫做生物膜。已经形成生物膜保护的细菌,比未形成膜保护的细菌,清除起来要难上500倍。通常病毒很难穿透稠密的生物膜,但是卢偶然间发现了一种口腔细菌产生的酶可以破坏生物膜。他把编码这种酶的基因插入一种名为T7的噬菌体内,因此当细菌感染细菌的时候,它就可以大量产生这种酶。

  改造好的T7噬菌被释放到生物膜上后,它就开始侵入上层的细菌。这些细菌很快就被胀爆,释放酶和新的噬菌体。在酶的帮助下,噬菌体侵入下一层细菌,如此循环直到生物膜被完全破坏。卢和他的同事们还发现了其他方法,把噬菌体转化成对付生物膜的有效武器,例如创建一个噬菌体的变种可以关闭细菌用来抵御抗生素的基因。

  2009年,卢与他人合作创立了Novophage公司(现在叫做Ascendia生物技术公司),开发噬菌体的商业应用。公司最初专注于攻克生物膜问题,卢表示这些生物膜可以侵蚀水管,阻断空调系统的冷热交换,减少80%的能源效率。通常处理这些生物膜的传统方法包括刷洗管道、应用化学物质,或者用紫外线照射,但是这些方法并不十分有效,还有可能会损坏管道,对人类和环境有毒害作用。然而,往管道内注入少量的噬菌体,就可以清理整个管道系统,因为噬菌体在消耗生物膜的同时可以自我复制。