Word天！PNAS發表論文：輕鬆人造病毒的新技術平台

一組研究團隊剛剛在《PNAS》期刊發表文章，正式提出了一款製造工程噬菌體的新技術平台。

在自然界中，噬菌體（bacteriophages）隨處可見。本質上它們屬於病毒，主要攻擊並殺死特定細菌。利用這種特性，研究人員和醫務人員希望通過人工改造噬菌體來對付細菌感染，例如某些食品工業已經採用天然噬菌體來破壞食品中的病原體了。

然而，基因工程噬菌體卻是一個極具挑戰的項目。在蘇黎世聯邦理工大學食品微生物學教授Martin Loessner的帶領下，一組研究團隊剛剛在《PNAS》期刊發表文章，正式提出了一款製造工程噬菌體的新技術平台。

利用該平台，研究人員得以實現系統性地基因修飾噬菌體基因組，賦予噬菌體額外功能，讓它們在細菌L型（缺乏細胞壁的Listeria細胞，或稱L form）中複製。

「在以前，修改噬菌體基因組幾乎是不可能的，」Loessner說。即便可以，這些方法也非常低效，一個基因只能整合到噬菌體一小片已知基因組中，將被修飾過的噬菌體分離出來就像大海撈針。

「我們曾經必須篩選數百萬個噬菌體，才能找到富含所需特性的那隻。現在我們能從頭創建這些病毒，在較短的時間內測試它們，如果有需要還可再次修改，」Loessner說。

Samuel Kilcher是一位分子病毒學家，他是取得這項技術突破的關鍵人物。他利用合成生物學方法，在計算機繪圖界面上繪製噬菌體基因組，將DNA片段在試管中組裝起來。新方法不僅能賦予噬菌體新功能，如生產溶解細胞壁的酶，還能消除噬菌體不必要的屬性，如生產細胞毒素或整合到細菌基因組等。

為了激活這種「合成噬菌體」，研究人員需要先將基因組引入細菌L型，讓細菌細胞根據遺傳模板生產所需噬菌體的全部成分，確保病毒粒子正確組裝。

研究人員發現，細菌L型不僅能創建噬菌體，它們生產的噬菌體還能攻擊其他細菌。正常來講，宿主只能生產屬於自己的特定病毒，L型菌的這種特性使其得以作為工程噬菌體的通用孵化器。

「人工改造噬菌體的一個關鍵前提是，不能讓工程噬菌體基因組整合到宿主基因組中，」Kilcher強調。如果發生這種情況，細菌就不怕病毒威脅了。

兩位研究人員並不特別擔心噬菌體的潛在耐藥性。即使細菌發展出耐藥性，比如通過改變表面結構防止病毒附著，簡便的一體化人工噬菌體生產過程也能有針對性地克服這些問題。

運用該平台構建的工程噬菌體應用前景廣闊。在治療或診斷中，可以讓L型菌到達指定部位破裂，然後釋放噬菌體感染被治療細胞。全球抗生素耐藥性問題愈演愈烈，有了這項技術，噬菌體抗菌應用將不再受限。

Loessner團隊的這項發明讓噬菌體療法向前邁進了一大步，他們已經申請了技術專利，目前正在尋找許可生產適用於人類治療和診斷的噬菌體的合作公司。

原文標題

Cross-genus rebooting of custom-made, synthetic bacteriophage genomes in L-form bacteria

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