里德生物学家分离出捕食致命细菌的病毒

新发现的噬菌体摧毁了大肠杆菌的耐药菌株。

威博体育的学生与杰伊·梅利斯（Jay Mellies）教授合作开发了一种病毒，可以攻击每年导致数百万例食源性疾病的致命大肠杆菌菌株。随着抗生素耐药性变得越来越普遍，这种被称为pdx的病毒的发现为一种新的治疗策略指明了道路，在这种策略中，病原体从内部攻击宿主的游戏计划有效地对抗宿主。

该团队的初步研究结果发表在预印本杂志bioRxiv上，揭示了PDX在杀死两种致命的细菌——肠致病性（EPEC）和肠聚集性（EAEC）大肠杆菌时是一种致命的破坏者。研究小组使用宿主敏感性测试、透射电子显微镜和基因组分析来证实PDX显示出很强的“细菌溶解活性”——通俗地说，它能杀死死去的细菌。

PDX属于一个被称为噬菌体（简称噬菌体）的病毒家族，它专门捕食细菌。噬菌体非常普遍——据估计，地球上大约有10^31个噬菌体。如果它们都首尾相连地堆叠在一起，它们将形成一个大约2.2亿光年高的塔。“它们几乎无处不在，”梅利斯教授说。

16岁的Leah Cepko在参加Mellies教授的微生物学课程后对噬菌体着迷。“我喜欢那门课，”她说。“在我的论文中，我想看看我们是否能找到一种针对EPEC的噬菌体，这是杰伊研究的生物体。”

搜寻工作从北波特兰的一家市政污水处理厂开始。莉亚戴着一双结实的手套，把一个1升的钠基因瓶插在一根杆子上，小心翼翼地把它放进一个巨大的污水桶里。“太神奇了，”她说。当然，废水中充满了细菌，但同时也充满了噬菌体。在过滤掉杂质之后，她开始了一系列的步骤来分离可能针对EPEC的噬菌体，她将样品注射到装有致命细菌的培养皿中，然后等着看是否有培养皿出现斑块——表明噬菌体成功攻击了EPEC菌落的小点。

2015年秋天的一个早晨，她起得很早，冲到实验室。她说：“我一直在祈祷能获得奖牌。”“实际上，我在大厅里唱着关于牌匾的歌。我记得我打开孵化器的门——那是如此戏剧性——看到那些牌匾，我感到很惊讶。太疯狂了！”

PDX是一种肌病毒，一个独特的家族，其特征是二十面体头部和细长的尾巴，附着在细菌目标的细胞壁上。一旦附着，噬菌体就像注射器一样刺穿细胞壁，将自己的DNA注射到倒霉的细菌体内，本质上劫持了宿主的细胞机制，以便自己繁殖。细菌细胞最终崩溃，释放出大量新的噬菌体来寻找新的目标。

噬菌体疗法并不是一个新想法。噬菌体的教父，法裔加拿大生物学家Felix d 'Herelle，于1917年发表了他的第一篇论文，并在苏联开创了噬菌体治疗，但他的工作在美国和欧洲没有被广泛接受，那里的医生对抗生素更感兴趣。D 'Herelle于1949年去世，对噬菌体疗法的研究停滞了几十年，直到耐药细菌的出现重新激发了人们对这种方法的兴趣。

噬菌体疗法的一个关键优势是，它可以针对特定的细菌菌株进行定制，而不像抗生素那样是微生物世界的“地毯式轰炸”，在消灭有害细菌的同时也消灭大量健康细菌。PDX还有另一个优势——它是溶解性的，而不是溶原性的，这意味着它的遗传物质不会与它的细菌猎物的DNA纠缠在一起，从而延长了细菌发生剧烈突变的几率。

自2015年以来，里德生物学家包括Madeline Dinsdale ‘ 17，埃利奥特·加林’ 18，威廉·斯科特‘ 19，和Loralee班迪’ 20一直在努力了解PDX背后的生化机制，并威博体育探索其作为治疗致命大肠杆菌感染的潜力。

与此同时，利亚正在哈佛大学攻读微生物学和遗传学博士学位，她目前正在那里研究导致土拉菌病的细菌病原体土拉菌的遗传学。

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