噬菌体疗法：当漫威电影照进现实……

在漫威宇宙里，我们的宇宙最强“紫薯精”——灭霸，一个响指就毁灭了半个宇宙。灭霸集智慧、力量、知识于一身，要不是他那酷似紫薯的外表，我相信他将成为很多人的偶像，毕竟打个响指就心想事成的能力，谁不想拥有？

但是现在，我要告诉你一个可怕的事实——“灭霸”其实早已来到我们身边。这时的你会作何感想呢？

什么？你说我在开玩笑？

怎么可能，我们可是个正经科普号。

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当“灭霸”来到我身边……

现实生活中的“灭霸”没有魁梧的身材，也不存在俊美的外表，但它却比电影角色更恐怖，因为它无孔不入。

它还有另一个名字——超级细菌。

所谓“超级细菌”就是指那些对抗生素已经产生了耐药性的细菌。这些细菌对抗生素具有顽强的抵抗能力，难以被杀灭，会对人体产生致命的伤害。不但如此，超级细菌自身生命力极为顽强，适应能力极佳，增殖速度惊人。

作为微观世界的主角，超级细菌的繁衍速度比人类研究新型抗生素的速度不知快了多少万倍。近年来，它们不断出现，已经成为损害人类生命健康的主要威胁之一。

但更可怕的是，如果我们无法找到对抗“超级细菌”的新策略，总有一天，它们将进化成为“刀枪不入”的穷极细菌。当那天真的到来，一旦有人类感染，就相当于宣布其死刑。这些细菌将会不断传染，直到每一个人都被感染，人类就会走向种族灭绝......

看到这里，你有没有下意识地环顾四周，然后发问：我们有什么办法阻止超级细菌这个灭霸毁灭人类呢？世界上真的有“超级英雄”吗？

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微小的超级英雄……

对于上述问题，我们的回答是肯定的。再超级的细菌也不可能离开自然相生相克的造物原则。于是，一个被冷落了一百多年的“超级英雄”在耐药细菌泛滥的年代，终于重新回到人们的视野，它的名字叫“噬菌体”。

噬菌体是一种病毒，它们靠猎杀细菌来维系其生存。由于它们酷似机器人的科幻外表，很多人第一次见到它们，都觉得它们是来自异星球的天外来物。

（冷知识：纳米机器人就是根据噬菌体的形象设计的。

噬菌体：喂喂喂！交版权费啊！）

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超级英雄的超能力

现在，我们来看看这位超级英雄到底是用什么“超能力”来对抗“灭霸”的。

首先，它能特异性识别细菌。噬菌体通过自身的尾丝与菌体表面特异性受体进行识别（这就好像锁和钥匙，只有对的钥匙才能打开对的锁）。之后它会吸附到细菌表面，通过自己的尾刺将头部包裹的DNA注入细菌内部，从而完成入侵。

自此之后，噬菌体如何消灭细菌就分成了“武当”和“少林”两派。

以“内功”见长的“武当派”——温和噬菌体，选择的是“打入敌人内部”的“曲线救国”策略。它们入侵细菌后并不立即将其裂解，而是“潜伏”到宿主的基因组DNA当中，随着宿主一起复制传代，等到“时机成熟”时，它们便会重新组装自己，杀死细菌，获得自由后再搜寻下一个目标。

而以“攻击”见长的“少林派”——烈性噬菌体，在进入宿主后立刻利用宿主体内的一切资源进行自我复制，当它们的数量达到一定程度后，它们就释放裂解酶，让细菌在最短的时间内“灰飞烟灭”。

正因为噬菌体拥有这样的能力，科学家们渐渐开始思考：能不能将噬菌体制成药物来对抗人类超级细菌的感染呢？

此刻仿佛听到屏幕前各位的内心OS：你们搞科学研究的都疯了吗？让我们把病毒当药吃？莫慌，且听我下文分解。

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噬菌体疗法安全吗？

面对“穷凶极恶”的超级细菌，噬菌体疗法应运而生。

噬菌体之所以叫噬菌体，是因为只有细菌才是它唯一的猎杀对象，其他任何东西都吸引不到它的注意！

因此，只要获得药监局批准上市的噬菌体疗法都——非常安全！非常安全！非常安全！（重要的事……）

到这里，现在正在被感冒或者伤口发炎长时间折磨的你是不是特别想把噬菌体治疗立马安排上？但当你冲到药店，询问是否有噬菌体相关的药物时，服务员却根本不知道你在说什么。

于是你是不是又要问我：这么安全而高效的治疗方法为什么还不面市？

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噬菌体疗法的bug……

首先，噬菌体对其宿主的识别具有高度的特异性，这种特异性甚至可以达到“株”的级别。套用抗生素领域的概念，指的是每种噬菌体的抗菌谱太窄，一种噬菌体只能对付一种细菌；当面对复杂的多重细菌感染情况，单一噬菌体的抗菌效果就显得捉襟见肘。

其次， 我们身体最英勇的守卫——免疫系统，它们通过消灭一切的“外来者”来捍卫人类的身体健康。噬菌体虽然结构简单（由很少量的蛋白质和核酸组装而成），体型微小，但仍然会被我们的免疫系统判断为入侵者。如果噬菌体反复地在同一个体中使用，可能会导致免疫系统扛起枪架起炮以抵抗噬菌体。这样的过激反应会造成人体严重的过敏反应。

第三， 基于相同的原因，长期、反复使用噬菌体进行抗菌治疗会使我们的身体对其建立起获得性免疫，使机体能够快速地定点清除进入我们身体的噬菌体，导致疗效大大减弱，甚至治疗失败。

当然， 细菌也不是完全没有办法抵抗噬菌体攻击的。细菌中也有一套免疫系统——CRISPR/Cas系统，当噬菌体入侵时，这套系统可以识别和切割外来的噬菌体，并将其一段特异性基因整合到自己的染色体上。这样一来，当噬菌体再次入侵时，细菌就会先它一步，将噬菌体扼杀在摇篮之中。

言而总之，长期使用噬菌体进行治疗，将不可避免地出现噬菌体耐受的情况，噬菌体治疗的效率也会大大降低。这些问题都等着科学家们更加深入的研究来解决。

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噬菌体的光明未来……

随着人们对噬菌体了解的不断深入，噬菌体已不单单只是对抗超级细菌的战士，更是科学家们科研路上不可或缺的工具与伙伴。

（1）噬菌体是分子生物学家的好帮手

噬菌体对细菌的识别、吸附、入侵以及它们在宿主体内的复制和发育过程，为科学家们研究复制、转录、翻译以及结构和功能的相互关系等一系列重大基础科学问题提供了良好的观察对象。它结构简单，便于操作，成为了科学家们爱不释手的分子生物学操作工具。

（2）噬菌体拥有一双鉴别细菌的“火眼金睛”

如前述，噬菌体是一个“专一”的猎手，它的专一甚至阻止了它成为一种广泛使用的治疗手段。这种专一性在鉴别细菌的时候显得非常有效。通过观察噬菌体侵染哪些细菌就可以知道这些细菌的种类，并对其进行分型及鉴定。

（3）噬菌体是未知蛋白的天然展台

噬菌体由蛋白和核酸构成，而它的核酸类型决定了包裹它的蛋白种类。基于这种原理，科学家们将外源蛋白的基因克隆到噬菌体的基因组DNA中，从而在其表面实现目的蛋白的表达，这就是噬菌体展示技术。通过这样的技术，科学家们不仅可以研究未知蛋白的结构与功能，还可以研究蛋白质之间的相互作用。此外，结合PCR克隆技术建立的噬菌体抗体库，可对抗原的特异性抗体进行高通量筛选。

（4）噬菌体也是环境病原菌的“警报器”和“清道夫”

细菌在环境中无处不在，其中会导致人类生病的细菌我们将其称作“致病菌”。利用噬菌体的特异性和对细菌的裂解行为，它们可以有效地检测环境致病菌，并控制其数量，为人类的健康生活提供更多的预警和保护。

到这里，我们对噬菌体的介绍就暂时告一段落了。这种可爱而友好的小生物还有很多很多重要的特性等待我们往后地发现与应用。

自然界远比电影更加的复杂精彩，漫威电影终会有大结局的时候。可自然界中，细菌和噬菌体这场“你争我夺”的“车轮战”何时终结？目前看来，遥遥无期。细菌会在噬菌体的“压迫”下变得更强，噬菌体也会在面对“魔高一丈”的猎物时进化出更有力的武器。两者此消彼长、互相牵制、互为压力更是互为动力。

随着科学的进步和发展，人类越来越善于利用自然规律来帮助自身健康发展，希望我们在往后的岁月中能与噬菌体“精诚合作”，共同攻克“超级细菌”这个威胁人类生存发展的重要课题。

不想看文字的可以看尹哥视频

作者：袁奕雪

审核：钱韦、叶健、邓超颖

出品：植物基因组学国家重点实验室（微生物）

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【声明】生命科学与基因技术正在高速发展，针对同一研究课题，不同团队的研究结果存在差异甚至相悖的可能。另受本人知识结构及参阅资料准确性的局限，文章内容仅供参考。欢迎读者随时纠错并参与讨论。