消滅細菌，抗生素早已不是唯一解，甚至還帶來全球公共衛生問題。而在大自然中廣泛存在的噬菌體，可謂細菌的“天然獵手”。近日，深圳華大生命科學研究院主導開發的“一鍋法”噬菌體基因組工程平臺，突破了基因組的合成和激活兩大關鍵技術，并大大簡化了步驟、提高了效率、降低了成本，為改造和合成噬菌體鋪平道路。

相關成果于5月23日發表于《細胞》子刊。

噬菌體：強大的“細菌獵手”

目前，抗生素濫用導致的耐藥性成為了一個嚴重的全球性問題，細菌通過與藥物的不斷抗爭增強了抗藥性，越來越多對藥物“刀槍不入”的超級細菌隨之產生。

現在，應對抗生素耐藥性泛濫、抗擊耐藥菌感染有了一個更有針對性的方案——噬菌體療法。

噬菌體長得有點科幻，形似微型機器人，它廣泛存在于我們所處的環境和身體中，能夠殺滅細菌這種原核生物，卻不會侵襲真核生物，是天然的“細菌獵手”。

據介紹，噬菌體療法具有特異性強、種類豐富、副作用少等獨特的優勢。早在20世紀初，它就被法國醫生德赫雷爾發現并應用于臨床治療痢疾和霍亂。如今，東歐噬菌體療法應用仍十分普遍，美國、澳大利亞、法國、比利時也已將噬菌體應用于臨床治療，我國以上海市公共衛生臨床中心和深圳市第三人民醫院為代表也已成功利用噬菌體治愈患者。

神奇的工程：噬菌體“烹飪”技術

在噬菌體療法發展的過程中，為讓治療更有針對性，人們也開始通過合成生物學，對天然噬菌體進行編輯。此次研發的“一鍋法”平臺就是如此。

據悉，華大研究院、中科院深圳先進院、中南大學湘雅醫院、深圳市第三人民醫院團隊參與研究，創新性地利用模式菌株為跳板，將重組、篩選、激活多個步驟集中為一體，可一次實現基因組長達156 Kb的噬菌體構建，大大降低了噬菌體基因組工程的門檻和難度、提高了效率和通量，同時降低實驗成本與安全風險，為改造和合成噬菌體提供了便利。

在具體技術上，華大相關負責人以“用鍋做菜”來比喻。

在該平臺中，跳板宿主扮演了“鍋”的角色，并自帶激活系統;噬菌體基因組的DNA片段是“菜”的原料;而基因編輯等技術則是做“菜”的“炊具”。

在此基礎上，科學家們開發了兩種“烹飪”方式，分別為“從頭合成”和“局部編輯”。通過“從頭合成”來烹飪，借助“炊具”Red同源重組系統將“鍋”中的多個噬菌體基因片段重組成完整基因組，再利用“鍋”的激活系統，將從頭組裝得到的基因組“烹制”為有活性的噬菌體顆粒。

“這種‘烹飪’方式避免了體內外組裝等耗時的工作，也不需要對噬菌體的高毒力天然宿主進行基因操作，既降低了生物安全風險，又能以簡便、經濟的方式實現基因組組裝、編輯和激活，從而大大提升工程噬菌體的產出效率。”該負責人表示。

目前通過該平臺激活的噬菌體，能夠靶向侵襲包括肺炎克雷伯菌、腸炎沙門氏菌、綠膿假單胞菌和鮑曼不動桿菌在內的四種臨床常見致病菌。隨著更多跳板宿主的開發，該平臺也將覆蓋更多種噬菌體，幫助抗擊多重耐藥菌，造福患者。

(記者 袁斯茹)