噬菌体疗法治疗耐药细菌感染患者

科学家们利用一种实验性治疗依赖于细菌感染病毒,在某种程度上,通过霍华德·休斯医学研究所的SEA-PHAGES项目抗分枝杆菌感染一个15岁的女孩。

病人,一个15岁的女孩,来到伦敦大奥蒙德街医院的双肺移植。

它是在2017年的夏天,她的肺部甚至都难以达到三分之一的正常功能。她囊胞性纤维症,一种遗传性疾病,阻塞肺部粘液和瘟疫患者持续感染。八年来,她一直在服用抗生素来控制两个顽固的菌株。

周后移植,医生注意到发红的她在她的肝脏手术创伤和感染的迹象。然后,他们看到结节-口袋里的细菌通过皮肤推在她的胳膊,腿和臀部。女孩的感染已经扩散,和传统抗生素不再工作。

现在,一项新的个性化治疗是帮助女孩愈合。治疗依赖于基因工程噬菌体的病毒可以感染并杀死细菌。在接下来的六个月,几乎所有的女孩的皮肤结节消失了,她的手术伤口开始关闭,和她的肝功能改善,科学家报告5月8日,2019年在《自然医学》杂志上。

工作是第一个展示工程的安全、有效使用噬菌体在人类患者,格雷厄姆Hatfull说霍华德·休斯医学研究所(霍华德·休斯医学研究所的)匹兹堡大学的教授。这样的治疗可以提供一个个性化的方法对付耐药细菌。它甚至可能潜在的更广泛的用于控制肺结核等疾病。

“我们的想法是使用噬菌体作为抗生素——我们可以用杀死细菌引起感染,”Hatfull说。

噬菌体的猎人

2017年10月,Hatfull收到电子邮件,他的团队在一个长达数月的bacteriophage-finding追求。

伦敦医院的一位同事提出了案例:两个青少年患者。都有囊性纤维化和收到双肺移植来帮助恢复肺功能。都已经长期感染了结核分枝杆菌菌株,亲戚导致结核病的细菌。

但也许别的东西可以帮助。Hatfull,分子遗传学家,花了三十年积累了巨大的噬菌体的集合,或噬菌体,从环境中。Hatfull的同事问是否这些噬菌体可能目标病人的菌株。

这是一个不切实际的想法,Hatfull说,他很感兴趣。他噬菌体集合——世界上最大的居住在约15000瓶,两个6英尺高的货架冰柜在他的实验室里,他们收集了来自世界各地成千上万的不同位置,主要由学生。

Hatfull领导一个叫做SEA-PHAGES霍华德·休斯医学研究所的项目,提供大学一、二年级的学生寻找噬菌体的机会。2018年,近120所大学和学院,全国共有4500名学生参加了项目,涉及超过20000名学生在过去的十年。

有超过一个nonillion(一千万亿*一千万亿)噬菌体的污垢,水,空气。测试样品后找到一个噬菌体,学生学习。他们会看到一个电子显微镜下的样子,其基因组序列,它感染并杀死细菌,和找出它适合在噬菌体家谱。

”这个项目吸引学生在真正的科学开始,”大卫·Asai说霍华德·休斯医学研究所的高级主管科学教育和SEA-PHAGES项目主任。“不管他们发现新的信息。“这基本的生物信息是有价值的,他说。“现在噬菌体收集实际上有助于帮助一个病人。”

这不是程序的初衷,Asai和Hatfull说。“我有一种感觉,这个集合是非常强大的解决各种问题在生物学,”Hatfull说。“但我们不认为我们会使用这些噬菌体的治疗。”

实验治疗

噬菌体治疗的想法已经存在了近一个世纪。但直到最近,并没有太多的关于治疗的安全性和有效性数据。在2017年,医生在圣地亚哥,加利福尼亚,成功应用噬菌体治疗耐多药患者细菌。这种情况下,抗生素耐药性的兴起,推动了对噬菌体的兴趣,Hatfull说。

不到一个月,他听到两位病患在伦敦,他收到样品的细菌菌株。他的团队搜索的集合可能目标细菌噬菌体。

他们测试单个已知感染细菌噬菌体患者亲属的菌株,一起和混合其他成千上万的噬菌体,测试了很多。他们正在寻找的东西可以清晰的白色膜的细菌生长在在实验室塑料盘子。如果一个噬菌体可以做到这一点,团队认为,它可能能够对抗病人的感染。

1月下旬,研究小组发现了一个赢家——一个噬菌体的菌株可能达到感染青少年之一。但是他们太迟,Hatfull说。这个月早些时候病人已经死了。“这些真的是严重,life-threating感染,”他说。

他的团队有一些导致第二个病人,尽管:三个噬菌体,名叫泥泞,ZoeJ和基点。泥泞的能感染并杀死女孩的细菌,但ZoeJ和基点不是那么有效。所以Hatfull和他的同事们调整两个噬菌体的基因组把它们变成细菌杀手。他们移除一个基因,让噬菌体无害细菌细胞内繁殖。未经噬菌体基因,复制和细胞的破裂,破坏它。然后结合三人成一个噬菌体的鸡尾酒,净化它,测试安全。

2018年6月,医生管理鸡尾酒病人通过IV每天两次十亿噬菌体粒子在每个剂量。六周后,肝脏扫描显示,感染已经基本上消失了。如今,只有一个或两个女孩的皮肤结节依然存在。Hatfull寄予厚望:细菌还没有显示任何开发抗噬菌体的迹象,和他的团队已经准备接受第四个噬菌体的混合。

找到合适的噬菌体为每一个病人是一个很大的挑战,Hatfull说。有一天,科学家们也许能够编造一个更广泛的噬菌体鸡尾酒治疗疾病,如假单胞菌感染威胁烧伤病人。

“我们在未知的领域,”他说。但年轻女子的基础是非常简单的,他补充说。“我们纯化噬菌体,交给病人,病人得到更好。”

这篇文章被转载材料所提供的霍华德休斯医学研究所。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

丽贝卡•m . Dedrick et al。”工程噬菌体治疗的病人传播耐药结核分枝杆菌脓肿。”自然医学。2019年5月8日在线出版。doi: 10.1038 / s41591 - 019 - 0437 - z