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长期以来，抗生素滥用问题正在导致细菌耐药性逐渐增强，甚至出现了超级细菌。而噬菌体在自然界中普遍存在，是细菌的天然克星。因此，一些科学家正在致力于研究并使用其制造新型药物。 噬菌体是一类病毒的统称，其能够通过寄生的方式吞噬并杀死部分种类的细菌，因此在近年以来成为了治疗超级细菌的候选者。 现在，来自德国慕尼黑工业大学（TUM）的一组研究人员提供了一种更快、更简便的方法来制造噬菌体，他们将这种方法命名为“phactory”。论文 Cell-free production of personalized therapeutic phages targeting multidrug-resistant bacteria 已于日前发表于 Cell Chemical Biology 期刊。 在论文中，研究小组展示了基于无细胞平台对于广泛的噬菌体进行个性化生产、瞬时工程和蛋白质组学表征的方法。简单来说，团队将基于大肠杆菌的细胞提取物、缓冲液和代谢物的无细胞系统与纯化的噬菌体 DNA 混合，从而组装出功能性噬菌体，包括针对革兰氏阳性菌的噬菌体。 在此之后，使用质谱验证并监测噬菌体组装过程中的蛋白质表达，从而判断组装成果。质谱分析显示，大多数噬菌体蛋白在 40 分钟后出现，完全组装和功能性噬菌体在 60 分钟后首次出现。
▲图丨“phactory”流程示意图，用于治疗性噬菌体逆向和正向工程的无细胞平台（来源：Cell Chemical Biology） 除此之外，研究团队进一步介绍了一种非基因组工程的噬菌体制造方法，也就是说，在不改变噬菌体基因组的情况下在蛋白质水平上改造噬菌体。这将有助于针对噬菌体进行快速的设计和组装，并且得到反馈结果。 该方法中，研究者将质粒添加到反应缓冲液中，这些质粒可以独立翻译以产生修饰的噬菌体蛋白。这些蛋白质被整合到新的噬菌体上，并且产生生物发光信号。值得注意的是，改造后的噬菌体生物发光信号在一个复制周期后消失，表明了蛋白质水平的噬菌体修饰是暂时性的。 总体而言，该无细胞生产方法无需培养特定的细菌即可生产噬菌体，并且允许对其进行快速调整以便用于疾病治疗。 在抗生素兴盛的时代之前，噬菌体长期被使用作为对抗细菌的武器。二战之后，以青霉素为代表的抗生素被广泛用于抗菌治疗，噬菌体逐渐衰落。噬菌体疗法不敌抗生素的其中一个原因在于其困难的批量制造方法。 为了获得足够数量的噬菌体，首先需要在实验室中培养病原菌。然后将它们暴露于先前从相同病原体中分离出来的噬菌体。在噬菌体开始在细菌中大量繁殖之后，再将其收获并纯化。尽管在过去几年中该制造方法已经变得更加高效、清洁，但其仍然费力且成本高昂。 相关专家指出，其中一个问题在于细菌细胞壁中通常含有称为内毒素的有毒化合物，因此在噬菌体纯化过程中需要去除这些化合物。“如果不能完成类似步骤的优化工作，那么噬菌体的生产就很难被简化。” 领导该研究的慕尼黑工业大学（TUM）的 Gil G. Westmeyer 博士表示，“新的方法基本上已经形成了用于个性化噬菌体治疗的完整制造管道，”他说道，“出于监管原因，我们唯一没能做的事情就是治疗相应病原体的患者。但我们确实在实验室中用生产出的噬菌体'处理’了特定的细菌。”
（来源：Cell Chemical Biology） 目前，由 TUM 团队的部分成员领导的分拆公司 AVIRU 正在试图扩大 phafactory 组装的噬菌体库。相关专业人士介绍，论文中描述的噬菌体相对较小，而大多数针对多重耐药病原体的噬菌体却并非如此。在其看来，组装较大的病毒可能将成为挑战，特别是部分噬菌体会将自己锚定在细菌的细胞膜上以进行组装。而大肠杆菌的细胞提取物能否做到这一点还是一个未知数。 参考资料： 1.https:///10.1016/j.chembiol.2022.06.003 2.https://www.bio.nat./oc2/aviru/
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