在發(fā)現抗生素之前的幾個世紀里,由細菌引起的感染一直是人類健康的主要威脅(這就是“前抗生素時代”)。弗萊明(Fleming)發(fā)現青霉素,在隨后的幾十年里,新的抗菌分子被廣泛使用,從而定義了所謂的“抗生素時代”,在這個時代,由細菌引起的疾病很容易得到成功控制。 一、使用抗生素存在什么問題? 不幸的是,抗生素的大量和不恰當的使用導致了耐藥性機制的出現、進化和傳播,通過這些機制,細菌能夠抵抗抗生素攻擊,促進了抗生素耐藥性(AMR)的持續(xù)增長和擴散。特別是近二十年來,抗生素耐藥性的增加已成為全球關注的問題,以至于一些病原體對各種藥物產生了抗藥性。世界衛(wèi)生組織列出了一些對人類健康特別危險的細菌,不是因為它們的致病性,而是因為它們的抗生素耐藥性,這使得這些病原體持續(xù)感染,并非常難以治療。 鑒于此,世衛(wèi)組織還指出,如果沒有有效的行動來限制和扭轉這種傳播,到2050年,細菌感染可能會成為人類死亡的主要原因,類似于抗生素出現之前的時代。因此,在人類和動物細菌病原體中,需要尋找新的辦法來針對細菌進行治療或者環(huán)境凈化,噬菌體似乎是實現這一目標的有希望的工具。 二、噬菌體是一種什么樣的物種? 噬菌體,是一種小型病毒,大小從20到200納米不等,它們只能僅能感染原核細菌細胞,因此對人類和乃至所有真核細胞是完全安全的。噬菌體是生物圈中數量最多、種類最多的生物實體,在細菌生長和繁殖的環(huán)境中都可以很容易地找到它們,這有助于防止細菌的過度擴散,并維持生態(tài)系統(tǒng)的正確平衡。 1915年,英國細菌學家威廉·特沃特(William Twort)首次發(fā)現了噬菌體。1917年,法裔加拿大微生物學家Felix d'Herelle獨立發(fā)現了噬菌體,他意識到存在著一些具有殺死細菌能力的生物實體。Felix d'Herelle將它們命名為“噬菌體”,以表明這些病毒能夠“吃掉”和“吞噬”細菌。像所有病毒一樣,噬菌體是由包裹在蛋白質衣殼中的核酸基因組組成的簡單顆粒,它能保護遺傳物質并幫助其傳遞到宿主的原核細胞。 噬菌體對宿主具有很強的特異性,因為它們會感染一種甚至幾種特定的菌株,這是由細菌細胞表面受體的性質和結構決定的,這些受體菌與噬菌體抗受體相互作用。一旦核酸被注射到宿主體內,由于它們完全脫離了自身的分子機制,噬菌體利用細菌細胞的機制進行自我繁殖,因此它們被定義為專性細胞內寄生蟲。根據噬菌體在原核宿主上建立的生命周期,噬菌體可以是有毒性的,也可以是溫和的。當強毒性噬菌體感染并在宿主細菌內迅速繁殖以產生病毒子代時,就發(fā)生了溶解周期。在噬菌體編碼的酶介導下,通過裂解宿主細胞釋放新形成的子代病毒粒子,從而降解細菌細胞壁。相反,溫和型噬菌體將其核酸整合到宿主基因組中,并在宿主體內處于休眠階段(噬菌體)。這種類型的感染被稱為溶源性感染,被溫和噬菌體溶源化的細菌細胞獲得了對溶源性噬菌體感染的抗性。原噬菌體可以在宿主細胞內穩(wěn)定駐留很長一段時間,直到適當的生理或環(huán)境條件有利于裂變的重新激活(下圖)。 三、噬菌體在水產養(yǎng)殖中作用? 噬菌體可以用于控制水產養(yǎng)殖的傳染病,以及控制造成嚴重經濟損失的疾病。事實上,乳球菌屬(Lactococcus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、氣單胞菌屬(Aeromonas)、弧菌屬(Vibrio)等細菌是養(yǎng)殖魚類和蝦類的主要病原菌,通過污染魚蝦進行傳播也可導致人類感染疾病。 一些體外和體內的研究證明了噬菌體對魚蝦細菌病原體具有良好的作用,以及它們在水產養(yǎng)殖中控制細菌感染的能力,即使是在有抗生素耐藥性(AMR)的情況下,也可以有效控制幾種弧菌屬或氣單胞菌屬,引起的魚類疾病,凸顯了噬菌體治療是一種極好的、可行的替代抗生素治療的方法。 四、Skretting和Proteon推出用于水產養(yǎng)殖的新型噬菌體技術 Skretting宣布與Proteon合作,旨在提供功能解決方案來應對水產養(yǎng)殖業(yè)的健康挑戰(zhàn)。兩家公司將共同開發(fā)使用噬菌體技術的產品,以支持水產養(yǎng)殖的順利進行。 兩家公司預測,這項技術將成為養(yǎng)殖場中綜合管理策略的重要組成部分,同時正在研究飼料和水質的應用。 Proteon 的首席運營官Matthew Tebeau說:“噬菌體是自然微生態(tài)系統(tǒng)的一部分。每個環(huán)境都針對特定細菌,以保持自然界中的健康平衡。噬菌體已經有100多年的歷史了,但是,將噬菌體技術用于水產養(yǎng)殖是一個令人振奮的發(fā)展。憑借Proteon在噬菌體開發(fā)方面的專業(yè)知識和Skretting在健康方面的專業(yè)知識,我們將共同努力,確定針對特定細菌的噬菌體,我們希望這將大大減輕養(yǎng)殖戶因魚蝦疾病帶來的挑戰(zhàn)?!?/span> 在項目的初始階段,Skretting將分離出特定細菌菌株,而Proteon將確定最有效的噬菌體。Skretting水產養(yǎng)殖研究中心(ARC)的研究人員,將在挑戰(zhàn)試驗期間檢查噬菌體的效果。 Skretting業(yè)務開發(fā)人員Truls Dahl說:“基于噬菌體的產品是對抗養(yǎng)殖魚類和蝦類細菌性疾病的有效工具,因為它們能消除特定的病原細菌,而不會損害動物的微生物組,這是令人興奮的地方。雖然疫苗,抗生素,噬菌體技術已經存在了很長時間,但是對于水產養(yǎng)殖來說,噬菌體的使用仍然是最有效的手段。” 五、小結: 因為噬菌體可以有效的解決水產養(yǎng)殖當中致病菌的問題,且比采用益生菌、疫苗、抗生素,效果更好,且成本更低,所以噬菌體技術的發(fā)展,可以大大減少因細菌引起的魚蝦疾病,讓水產養(yǎng)殖可以順利發(fā)展。 |
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