利用噬菌体作为诊断工具

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发布日期:2022年3月14日

凯蒂布莱顿

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结核病(TB)是一种致命的传染病2020年全球将有150万人死亡．发展中国家尤其受影响，很难对儿童和青少年进行诊断。引起结核病的分枝杆菌不仅可以感染人类，还可以感染牛，对农业产生重大影响。PBD生物技术已经开发出一种结核病诊断测试，利用噬菌体技术和qPCR在人和牛身上鉴定活的致病病原体。

我们采访了理查德森博士他是PBD生物技术公司的研发经理，了解更多关于Actiphage的开发情况^®未来结核病诊断的技术手段。

凯蒂·布莱顿(KB):你能解释一下噬菌体是什么以及它们的各种用途吗?

Tomas Richardson (TR):噬菌体(全名为噬菌体)是一种感染细菌并在细菌内复制的病毒，这是它们自然生命周期的一部分。在这个过程中，细菌细胞通常被破坏，其内容物和DNA被释放出来。

就它们的用途和应用而言，我认为噬菌体和更普遍的病毒越来越受到重视，无论是作为研究工具还是在更多的应用环境中。近年来，噬菌体已越来越频繁地用于治疗耐抗生素细菌感染．噬菌体甚至被提议作为一种工具，以实现量身定制的工程肠道微生物组随着研究人员开始对肠道菌群中不同种类细菌的作用有了更深入的了解。一般来说，病毒也是合成生物学中组件的丰富来源，它们可用于设计正交电路和系统。

KB: PBD生物技术是如何利用噬菌体技术来开发一种新的诊断方法的?

TR:关键的是，噬菌体表现出宿主特异性，只感染特定物种或群体的活细菌。PBD生物技术用Actiphage做了什么^®检测方法是将噬菌体技术(仅检测活菌)与传统方法相结合qPCR方法(对目标DNA极其敏感和特异性)，以创建一种高度敏感和特异性的新型诊断方法，仅检测活的致病病原体。该测试目前正处于临床试验中，以评估其检测的有效性结核分枝杆菌(结核病)。根据谁的数据,2020年，全世界有150万人死于结核病，还有数百万人是这种疾病的携带者，因此迫切需要快速有效的诊断方法。

在人类和其他物种中，结核病的病原体被称为分枝杆菌，其特征是具有异常厚的蜡状细胞壁。不幸的是，这种特性使得分枝杆菌对DNA提取和PCR检测具有抗性。使用基于培养的方法诊断结核病也极具挑战性:主要是因为它们表现出的生长速度非常缓慢。例如，快速生长的细菌大肠杆菌生长和复制的时间只需20分钟，而分枝杆菌的倍增时间可超过24小时。

目前对人类结核病的诊断通常也依赖于肺部的痰液来检测感染。然而，几乎一半的肺结核患者不能产生痰，尤其是早期患者和儿童。Actiphage^®能够从血液样本中检测分枝杆菌，这通常更容易收集。希望这能首次实现对整个人群的疾病筛查。因为Actiphage^®虽然这种方法能够特异性地检测血液中的活细菌，但早期数据还表明，这种方法在确定人类或动物何时可能具有传染性或出现结核病症状方面可能特别有效。

KB: Actiphage^®该方法也能诊断牛的结核病。这种组合与当前的测试方法相比有什么优势?

TR:在英国，由于牛结核病，超过4万头牛被扑杀2021．这种疾病对农民来说是一个巨大的问题，也是纳税人的负担。目前牛结核病的主要筛查试验是单皮内比较结核菌素试验(SICTT)，其工作原理是评估牛的免疫反应。为了进行测试，兽医将少量的禽和牛结核菌素注射到动物皮肤的两个不同部位，以比较相对的免疫反应。如果动物以前感染过牛结核病，三天后可在牛注射部位检测到更明显的局部肿胀。

SICTT测试被认为有50 - 90%的灵敏度。它需要三天才能产生结果，至少需要兽医两次检查，并且无法区分受感染的牛和接种了疫苗的牛:因此阻止了将接种疫苗作为实现生物控制的工具。由于灵敏度相对较低SICTT方法，它也遗漏了相当大比例的携带者，在兽群中留下了疾病的蓄水池。

Actiphage^®检测活病原体的存在:即使在非常低的水平。因此，它有助于在疾病携带者变得具有传染性之前确定他们，从而将他们从兽群中移除。事实上，Actiphage^®检测病原体，而不是免疫反应，这也意味着它可以用作DIVA“区分受感染动物与接种疫苗动物”的试验这在根除牛结核病的斗争中可能非常有用。

KB: Actiphage^®化验破坏以及检测特定的细菌?

TR:虽然噬菌体具有感染和消灭细菌的能力，但目前还没有开发Actiphage的计划^®进行抗菌治疗。然而，有可能使用噬菌体来靶向所谓的“早期”疾病中的分枝杆菌;先前潜伏的疾病逐渐变得活跃的结核病感染阶段。根据2016年发表在《公共科学图书馆·医学》上的一项研究，高达17亿人可能是世界范围内潜伏结核病感染的温床。我们还知道，一些被诊断为潜伏性疾病的人有早期，甚至活动性疾病，但用现有的诊断方法被错误分类。如果Actiphage^®能够正确识别早期疾病，这将是非常令人兴奋的，因为它可能能够识别正在发展为活动性疾病的“潜伏”结核病感染。

KB:你认为这种测试除了在牛身上的应用之外还适用吗?那么诊断不同的疾病呢?

TR:绝对的。除了人类结核病，牛结核病和牛的约翰氏病(这是由结核分枝杆菌，牛分枝杆菌而且m . avium亚种副结核，分别)，我们有数据表明Actiphage^®可用于检测20多种分枝杆菌。该技术已成功应用于宿主物种的血液样本，包括野牛和鹿，以及狮子、长颈鹿和骆驼等外来动物。如前所述，Actiphage^®目前也在进行临床试验，以评估其检测人类结核病的有效性。