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噬菌体疗法的概念是使用病毒（称为噬菌体）杀死细菌，而不是使用抗生素。到目前为止，实验主要集中在将细菌暴露于烧瓶中的噬菌体中。现在，研究人员已经开发出一种新的方法来模拟这些微环境，在这种微环境中，单个细菌可以在特定区域定居。使用这种方法，研究小组发现，在这些微环境中，通常导致食物中毒的大肠杆菌不会对噬菌体产生遗传抗性，并且大多数细菌群体被噬菌体杀死。
噬菌体治疗的概念是使用病毒(称为噬菌体)来杀死细菌，而不是使用抗生素。越来越多的感染，包括肺炎、结核病、淋病和沙门氏菌病，正变得越来越难以治疗，导致更高的死亡率、更长的住院时间和更高的费用。
噬菌体(简称噬菌体)是杀死细菌的病毒。与其他病毒不同的是，它们不会伤害人类，是一种很有希望的抗生素替代品。1919年，噬菌体疗法首次被使用，当时巴黎微生物学家Felix d'Herelle将噬菌体鸡尾酒给了一个12岁的男孩，显然治愈了他严重的痢疾。然而，尽管早期有希望，但在40年代，随着世界开始采用抗生素这种快速的医疗手段，研究逐渐枯竭。现在，噬菌体研究作为抗生素耐药性解决方案的一部分正在复兴。
然而，尽管有一些噬菌体治疗在个体中起作用的显著案例研究，研究仍然遇到了一些障碍。其中一个挑战是在实验室环境中重现病毒在体内的行为方式。
到目前为止，实验主要集中在将细菌暴露在烧瓶中的噬菌体上。在这里，细菌相互作用并迅速进化——它们的DNA发生了变化，也对噬菌体产生了抗性，这意味着任何感染都将持续下去。然而，这些烧瓶并不能复制细菌在肺等器官中的活动方式，细菌存在于毛细血管或肺泡等“微环境”中。
现在，埃克塞特大学(University of Exeter)的研究人员已经开发出一种新的方法来模拟这些微环境，在这种微环境中，单个细菌会在特定区域殖民。而不是与许多其他细菌混合，噬菌体被依次引入每一个隔间。
利用这种方法，研究小组发现，在这些微环境中，大肠杆菌(一种经常导致食物中毒的细菌)在基因上对噬菌体没有抗性，大多数细菌种群被噬菌体杀死。
埃克塞特大学生命系统研究所的生物物理学家斯特凡诺·帕格里亚拉博士领导了这项研究，他说:“如果我们不能找到抗击感染的新方法，抗生素耐药性可能是比COVID - 19更大的杀手。”噬菌体疗法在这方面前景广阔，我们的研究迄今为止已经帮助克服了一些障碍，通过模拟细菌在我们体内小血管中的行为。如果有一天噬菌体疗法能成为日常护理的一小部分，它就能帮助拯救数千人的生命。”
这项研究发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上，为理解环境如何影响细菌和噬菌体之间的相互作用奠定了基础，这对开发成功的噬菌体疗法来克服当前的抗菌素耐药性危机至关重要。
该团队还发现，在这些微环境中，一些大肠杆菌细胞可以在噬菌体的治疗下存活下来，而不会获得遗传抗性。相反，他们发现这些细菌存活了下来因为它们展示了更少的噬菌体受体，所以与其他细菌相比，噬菌体接触这些细胞的机会更少所以这些细胞存活了下来。
合著者埃克塞特大学的Edze Westra教授说:“噬菌体是否能杀死细菌的一个关键方面是细菌拥有的噬菌体受体的数量。受体越多，噬菌体打败细菌的机会就越大。我们的研究表明，如果我们能找到促进细菌中噬菌体受体产生的新方法，我们就可以改善噬菌体治疗作为抗生素可行替代品的前景。”
这项研究是与国防科学技术实验室(Dstl)合作进行的，该实验室是英国国防和安全部门的科学部门。Assoc教授，Dstl高级首席科学家Sarah Harding说:“如果噬菌体疗法被认为是未来可行的治疗选择，了解不同细菌种类在不同环境中如何与噬菌体相互作用是非常重要的。我们将在这些发现的基础上开发新的方法来治疗生物防御感兴趣的病原体引起的感染。”
Journal Reference:
Erin L. Attrill, Rory Claydon, Urszula Łapińska, Mario Recker, Sean Meaden, Aidan T. Brown, Edze R. Westra, Sarah V. Harding, Stefano Pagliara. Individual bacteria in structured environments rely on phenotypic resistance to phage. PLOS Biology, 2021; 19 (10): e3001406 DOI: 10.1371/journal.pbio.3001406
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