编辑推荐：
来自新英格兰生物实验室（neb?g;）和耶鲁大学的研究人员在一项新的PNAS研究中描述了第一个完全合成的铜绿假单胞菌噬菌体工程系统，铜绿假单胞菌是一种全球关注的耐抗生素细菌。该系统由NEB&rsquo的高复杂性金门组件（HC-GGA）平台启用。在这种方法中，研究人员利用序列数据而不是噬菌体分离物来综合设计噬菌体。
噬菌体是一种感染细菌的病毒，被用于治疗细菌感染已有100多年的历史。随着抗生素耐药性成为日益严重的全球健康威胁，人们对这些病毒的兴趣再次上升。尽管重新引起了人们的关注，但大多数基于噬菌体的研究仍然集中在自然存在的病毒上，这主要是因为传统的噬菌体修饰方法缓慢、复杂且难以规模化。
在一项新的PNAS研究中，来自新英格兰生物实验室（NEB）和耶鲁大学的科学家报告了第一个完全合成的工程噬菌体系统，该系统针对铜绿假单胞菌，一种高度耐抗生素的细菌，构成严重的全球风险。该方法依赖于NEB的高复杂性金门组装（HC-GGA）平台，该平台允许研究人员使用数字DNA序列数据而不是依赖现有的病毒样本来设计和构建噬菌体。
利用这个系统，研究小组用28个合成的DNA片段构建了铜绿假单胞菌噬菌体。然后，他们通过引入点突变以及DNA插入和缺失，对病毒进行编程，使其具有新的能力。这些变化使研究人员能够交换尾部纤维基因，以改变噬菌体可以感染的细菌，并添加荧光标记，使感染实时可见。
即使在最好的情况下，噬菌体工程也是极其劳动密集型的。“研究人员花了整个职业生涯来开发在宿主细菌中设计特定模型噬菌体的过程，”该论文的共同第一作者和NEB的研究科学家Andy Sikkema说，“这种合成方法提供了简单，安全和速度方面的技术飞跃，为生物学发现和治疗发展铺平了道路。”
利用数字DNA构建噬菌体
利用NEB的金门组装平台，科学家们可以在细胞外使用合成DNA组装整个噬菌体基因组，并在构建过程中整合所有计划的遗传变化。一旦组装好，基因组被引入一个安全的实验室菌株，在那里它变成一个活跃的噬菌体。
这一策略避免了噬菌体研究中许多长期存在的障碍。传统方法依赖于保存物理噬菌体样本和使用专门的宿主细菌，这在处理感染危险人类病原体的病毒时尤其具有挑战性。这种新方法还消除了在活细胞内反复筛选或逐步进行基因编辑的需要。
为什么金门大会如此不同
不像其他DNA组装技术，结合更少但更长的片段，金门组装使用更短的DNA片段。这些较短的片段更容易产生，对宿主细胞的毒性更小，并且不太可能包含错误。该方法也适用于含有重复序列或极端GC含量的噬菌体基因组，这两种基因组都经常使DNA组装复杂化。
通过简化过程和扩大技术上的可能性，这种方法大大拓宽了开发噬菌体作为靶向治疗抗生素耐药感染的潜力。
合作将工具转化为疗法
这种快速合成噬菌体工程系统的发展源于NEB科学家和耶鲁大学噬菌体研究人员的密切合作。NEB的研究人员花了数年时间改进金门组装，使其能够可靠地处理由许多片段组成的大型DNA目标。耶鲁大学的研究人员认识到，这些工具可以开启噬菌体生物学的新可能性，并探索更雄心勃勃的应用。
NEB的科学家们首先利用一种研究得很好的模型病毒——大肠杆菌噬菌体T7优化了这种方法。从那时起，合作团队将这项技术扩展到非模型噬菌体，目标是一些已知的最具抗生素耐药性的细菌。
与匹兹堡大学的Hatfull实验室和Ansa生物技术公司合作，使用相同的金门方法构建高gc含量的分枝杆菌噬菌体的相关研究于2025年11月发表在PNAS上。在另一个例子中，康奈尔大学的研究人员与NEB合作，创造了合成工程T7噬菌体，作为生物传感器检测饮用水中的大肠杆菌，这在2025年12月的ACS研究中得到了描述。
“我的实验室制造了‘奇怪的锤子’，然后寻找合适的钉子，”NEB的高级首席研究员、该研究的合著者格雷格·洛曼（Greg Lohman）说。在这种情况下，噬菌体治疗界告诉我们，‘这正是我们一直在等待的锤子。’”
生物通 版权所有
