利用拟溶原性介导的进化权衡促进噬菌体疗法:抑制痤疮角质杆菌的抗生素耐药性与毒力

《Scientific Reports》:Pseudolysogeny-mediated evolutionary trade-offs favor phage therapy by limiting antibiotic resistance and virulence in Cutibacterium acnes

【字体: 时间:2026年02月23日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对噬菌体疗法中长期被忽视的拟溶原性(pseudolysogeny)现象,探讨其在痤疮角质杆菌(Cutibacterium acnes)中的作用。研究人员发现,拟溶原性噬菌体虽能赋予宿主超感染抗性,但会显著削弱细菌的生物膜形成、种间竞争力和抗生素耐药性,并能在营养匮乏条件下直接裂解宿主。一项为期3个月的初步临床试验显示,局部应用拟溶原性噬菌体可有效降低C. acnes丰度、改善痤疮病灶和炎症,且未检出耐药克隆。该研究为利用拟溶原性优化噬菌体疗法、同时控制耐药演化与维持微生态稳定提供了新策略。

  
在对抗细菌感染的长跑中,人类一度依靠抗生素所向披靡,但如今耐药性的阴影日益笼罩。与此同时,一种古老的敌人——噬菌体(bacteriophage),即专门感染细菌的病毒,正重新走入治疗视野。传统噬菌体疗法青睐烈性噬菌体(lytic phage),它们侵入细菌后迅速复制并裂解宿主,干净利落。然而,噬菌体与细菌的互动远比想象中复杂。其中一种被称为“拟溶原性”(pseudolysogeny)的状态长期被忽视:噬菌体基因组以非整合的潜伏形式存留于宿主内,既不立即复制杀人,也不像溶原性(lysogeny)那样和谐共处。这种暧昧关系对治疗是福是祸?是否会成为助长耐药性传播的“特洛伊木马”?这些问题悬而未决。
针对皮肤常见菌——痤疮角质杆菌(Cutibacterium acnes)引起的痤疮等问题,抗生素耐药性日益严重,亟需新疗法。发表在《Scientific Reports》上的这项研究,便将目光投向了拟溶原性噬菌体。研究团队深入探究了拟溶原性对C. acnes的生态与进化影响,并评估了其治疗潜力。
研究人员主要运用了以下几类关键技术方法:1) 噬菌体分离与表征:从环境样本中分离针对C. acnes的噬菌体,并通过透射电镜观察形态;2) 体外表型分析:评估拟溶原性对细菌生长、生物膜形成、种间竞争力及抗生素敏感性的影响;3) 基因水平转移检测:通过实验评估噬菌体是否介导克林霉素(clindamycin)耐药基因的转导;4) 概念验证性临床试验:开展为期3个月的局部外用噬菌体制剂干预研究,以志愿者为样本队列,评估其对C. acnes载量、痤疮皮损及炎症的改善效果与安全性。
研究结果揭示了拟溶原性的多重影响:
  • 赋予超感染抗性但伴随适应度代价:研究证实,处于拟溶原状态的C. acnes获得了对同种或相关噬菌体再感染的抵抗力(即超感染抗性)。然而,这种状态并非“免费午餐”,它给细菌带来了显著的生存劣势:生物膜形成能力下降、在与其他皮肤细菌(如金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus)共培养时的竞争力减弱,甚至逆转了其对某些抗生素(如克林霉素)的耐药性。
  • 在营养压力下启动裂解:一个关键发现是,当细菌处于饥饿(营养匮乏)状态时,原本潜伏的拟溶原性噬菌体能够“苏醒”,启动直接的裂解复制循环,最终杀死宿主细胞。这为在营养条件多变的真实感染环境中清除细菌提供了可能。
  • 未检测到耐药基因转导:实验未发现这些拟溶原性噬菌体能够转导(transduce)克林霉素耐药基因,初步缓解了对其可能成为耐药性传播媒介的担忧。
  • 临床应用的初步成功:在一项为期3个月的初步临床试验中,局部外用拟溶原性噬菌体制剂安全且有效。它显著降低了皮肤表面C. acnes的丰度,改善了痤疮的炎性皮损和整体炎症水平,且治疗后仍能检出有活性的噬菌体。最为重要的是,在整个研究期间,未检测到对噬菌体产生抵抗的C. acnes克隆
结论与讨论部分深刻阐释了上述发现的意义。本研究系统论证了拟溶原性在C. acnes-噬菌体互作中扮演的双刃剑角色:它虽提供了一层保护(抗超感染),却以牺牲细菌的关键生存能力(如定植、竞争、耐药)为代价,形成了深刻的进化权衡(evolutionary trade-off)。正是这种权衡,极大地限制了细菌在面临噬菌体选择压力时进化出稳定耐药性的能力,这可能是临床研究中未检出噬菌体耐药克隆的根本原因。这颠覆了传统观念中“非裂解即风险”的简单二分法,指出拟溶原性可以作为一种有利机制被主动利用。
该研究的意义在于,它将拟溶原性从噬菌体疗法的“潜在顾虑”提升为一种“可设计的优势”。通过选择或设计具有拟溶原潜力的噬菌体,有望开发出新型治疗策略。这种策略不仅能有效杀灭或抑制病原菌,还能通过施加持续的进化权衡压力,同步遏制抗生素耐药性的演化和细菌毒力相关表型,同时有利于维持宿主微生物组(microbiome)的稳定性,避免因菌群剧烈更替导致的生态失调。它为应对日益严峻的抗生素耐药危机,特别是针对像痤疮这样的慢性、复发性感染,提供了一条充满潜力的新路径。
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