噬菌体疗法拯救肺移植后生命垂危的花季少女。

改编自网络文章

这是一种噬菌体疗法，此前从未临床检验过，它一经问世就拯救了一个肺移植后生命垂危的花季少女。

这个故事被写成医学文章，刊登在2019年5月8日的《Nature Medicine （自然 .医学）》上。

2019年5月8日，英国Great Ormond Street Hospital的Helen Spencer研究组和美国匹兹堡大学的Graham F. Hatfull研究组合作在《Nature Medicine （自然 .医学）》杂志上发表了一篇题为“工程噬菌体用于治疗播散耐药脓肿分枝杆菌的病人Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus”的案例研究报告。

该案例首次报告使用基因工程噬菌体治疗一种广泛存在的、对抗生素有耐药性的人类分枝杆菌感染，为使用噬菌体治疗耐药细菌感染的进一步研究奠定了基础。

在该案例中一名15岁的肺囊性纤维化（CF）女孩，同时伴有一系列的并发症，包括胰腺外分泌功能不足、胰岛素依赖型糖尿病、CF相关性肝病、CF相关性骨质疏松症以及发育停滞等等。最终患者接受双侧肺移植手术来治疗CF。

该患者由于长期感染耐药菌脓肿分枝杆菌和铜绿假单胞菌，因此在接受肺移植手术之前已经接受抗分枝杆菌（NTM）治疗8年。尽管肺移植之前进行了6个月的lumacaftor/ivacaftor药物治疗，但是患者的1秒用力呼气量仍降到了0.63升，同时CT扫描显示患者伴有高碳酸血症以及主肺动脉扩张（图1a）。

侧肺移植之后，由于使用免疫抑制药物以及多种静脉注射抗生素患者产生了严重的副反应，最终只能完全依靠肠外营养同时停止静脉注射抗生素。

在停止使用抗生素治疗1周，手术切口呈现红色。胸部X光检测到脓肿分枝杆菌感染加重。患者又重新使用以前的静脉注射抗生素并加入氯法齐明（Clofazimine）和贝达喹啉（bedaquiline）。随后通过PET-CT扫描发现患者体内在3.5 cm× 4 cm的肝门病变处FDG的活性以及胸骨及周围软组织病变的过程（图1b,c）。

患者在肺移植手术后7个月出院并被诊断为播散性分枝杆菌感染。出院后，患者继续进行抗生素治疗。但8周后，患者手臂、腿部和臀部又出现了20个皮肤结节，手术伤口也出现了破损区域（图1d）。

移植后非结核分枝杆菌感染既往只有1% 的生存机会

她的医生 Helen Spencer 说，此前的记录是，移植后这种非结核分枝杆菌感染复发的患者没有一例存活，即使个别患者抗争了一年。

囊性纤维化，这是一种能够导致肺部感染和呼吸障碍的遗传学疾病。囊性纤维化不仅仅是一种肺部疾病，还会影响肝脏、胰腺、小肠和生殖器官。世界上约有 8 万人罹患此病。囊性纤维化患者的肺部极易被感染，常常合并多种耐药菌感染病导致定值，形成了粘稠的黏液。囊性纤维化患者经常可能会感染非结核分枝杆菌，且对抗生素耐药性，临床很难治愈。

该患者在11 个月大的时候，她感染一种非结核分枝杆菌——脓肿分枝杆菌，于是抗生素就成了必需品。但是这种细菌对抗生素天然耐药，所以一直都在 Isabelle 体内存留。在身体抵抗力减退时就会导致感染复发。患者8 岁的时候就发生了感染复发。

Isabelle 进行双肺移植手术后，她需要服用免疫抑制药物以防止移植免疫反应时，由于免疫抑制，脓肿分枝杆菌感染又来了。

肺移植可以治疗囊性纤维化，但如果是持续性感染，尤其是术前存在非结核分枝杆菌感染的话，移植后会有致命的麻烦。

此时，Isabelle 身上皮肤出现了大块的黑色溃烂的感染症状。随后发生了肝脏衰竭，她进入了重症监护室。医生已经束手无策，认为小女孩生存下来的可能性不超过 1%。

2018 年 4 月，父母把 Isabelle 带回了家里进行姑息疗法，尽量提高生存质量，以求让她保持好心态。这时候，小女孩已经无法进食，瘦骨嶙峋。

医生已经束手无策的情况下，小女孩e 的母亲。她开始在互联网上找寻新疗法，某一天她和 Spencer 医生提到了在网络上看到的噬菌体疗法，希望能够尝试应用。

他们联系了美国匹兹堡大学教授 Graham Hatfull。Hatfull 教授专门研究分枝杆菌及其噬菌体，并拥有 15000 种噬菌体的库藏。在收到伦敦的小女孩 Isabelle的病菌样本后，经过数个月努力，他弄清楚了可以对抗 Isabelle 感染的噬菌体组合。

治疗策略：敌人的敌人是朋友

英国伦敦的大奥蒙德街儿童医院的医生准备给 Isabelle 尝试噬菌体疗法，这种治疗策略可以称作“敌人的敌人就是朋友”。

新疗法的主角是噬菌体，这是一个有100年历史的疗法，由于抗生素的广泛应用，这种疗法被医学界冷落。顾名思义，噬菌体就是一种能够杀死病菌的病毒。这种病毒天然存在，可以感染细菌将病毒 DNA 注入到细菌中，并大量繁殖，直到最终细菌破裂死掉，但这种病毒不会破坏人体细胞、不会影响人体细胞的功能，有很好的安全性。

Hatfull 的实验室研究人员利用在肺移植后1个月分离到的脓肿分枝杆菌亚种GD01，来从实验室保存的已鉴定出超过10000种的分枝杆菌噬菌体（其中1800种噬菌体的基因序列是明确的）库中鉴定潜在的用于治疗的噬菌体。

因为细菌培养比较缓慢，每次实验大约需要一周时间。

接下来通过实验，研究人员鉴定出Muddy、ZoeJ和BPs三种噬菌体。第一种噬菌体Muddy能够有效的杀死GD01；第二种噬菌体是研究人员利用电穿孔DNA的噬菌体重组技术构建出的ZoeJ裂解衍生物，由于精确地去除了其抑制基因从而使其有效地感染并杀死GD01；第三种噬菌体BPs和它的裂解衍生物BPsΔ33HTH感染GD01的效率较低，但是其宿主范围突变株（HRM1 and HRM10）能够有效的感染GD01（图2a）。尽管Muddy、ZoeJ和BPs在形态上相似，但是它们的基因组序列不同（图2b,c）。随后，研究人员从一个临床症状相似的病人身上分离到了另一株脓肿分枝杆菌GD02 （M. abscessus GD02），并且发现Muddy、ZoeJ和BPs三种噬菌体不能够有效地杀死其它的脓肿分枝杆菌临床分离株，这也说明三噬菌体疗法并不是一种通用的治疗方法（图2d）。尽管BPs33ΔHTH-HRM10和ZoeJΔ45在低浓度及细菌数量较多的情况下杀死GD01的效率较低，但是Muddy、BPs33ΔHTH-HRM10和ZoeJΔ45在大部分浓度下都能够杀死大多数的细胞。更重要的是，当三种噬菌体存在的情况下细菌全部杀死（图2e）。最终他们确定使用这三种噬菌体的“鸡尾酒”来进行治疗。

治疗过程并不复杂。小女孩继续注射移植后必需的抗生素和免疫抑制药物的同时，医生和研究人员在进行了一次胸骨伤口局部试验后24小时，每天两次给小女孩静脉注射和局部注射这种经过基因改良并能够杀死特定分枝杆菌的三噬菌体鸡尾酒并涂抹她的感染溃烂处。

注射治疗自 2018 年 6 月开始，其效果立竿见影。治疗科室后的前两天，患者有出汗和潮红，但没有发烧，未见明显副作用。

患者在治疗后第2天，出现大汗淋漓、面红耳赤等症状，但无发热及其它变化。除此之外，噬菌体治疗的耐受性良好，没有明显的副作用。72 小时后，小女孩皮肤的溃烂就开始凝结。9 天后出院。6 周后，肝脏囊性脓肿病变基本消失，一些溃烂长达几个月的伤口开始愈合了。随之而来的是有了食欲，体重开始增加，体力和精力开设恢复，已经能够自己起床，甚至还有精力和姐姐争吵。经过6个月的治疗，患者的临床症状均有所改善（图1a-d）。

尽管在1、3、4和5个月时，从缓慢溶解的皮肤结节拭子中培养出脓肿分枝杆菌，但是在噬菌体治疗开始后的任意时间点，均未从血清或痰中分离出脓肿分枝杆菌。噬菌体治疗开始后，研究人员通过空斑形成实验以及数字PCR反应监测患者体内噬菌体滴度（图1e,f）。在开始治疗后1周，尽管后来的两份样本都具有溶菌活性，但血清噬菌体浓度低于阈值。随后在监测过程中发现治疗后第4天和第6天粪便中的噬菌体浓度较低，第3天和第5天伤口拭子中的噬菌体浓度较低。尽管治疗开始后第20、72、107和121天在皮肤结节拭子中仍能够分离到脓肿分枝杆菌，但其对鸡尾酒中的每种噬菌体都很敏感。研究人员推测噬菌体的耐药性可能与毒性降低有关。

如今小女孩 Isabelle 已经通过了英国的 GCSE 考试，正在学习高中的 A-levels。她还在学开车，准备考驾照。

Isabelle 的感染尚未痊愈，但病情已经得到了控制。如今她还需要每天注射这种“鸡尾酒”。她正在等待添加了第四种噬菌体的“鸡尾酒”，这也许会彻底清除分枝杆菌的感染。

对抗超级细菌

小女孩Isabelle 的案例只是个案，因为不是临床实验，并不能说明这种噬菌体“鸡尾酒”疗法的普适性。她的医生 Spencer 说，要推广到其他患者，必须慎之又慎。即使对于 Isabelle，噬菌体治疗 11 个月来，她的皮肤仍然会出现感染症状。这种治疗是一个漫长的过程，至少还要继续治疗很长一段时间。

分枝杆菌感染造成了严重的全球健康负担，这个案例至少给对抗耐药的超级细菌提供了一种可能性。Spencer 医生和 Hatfull 教授把这次治疗过程发表在期刊 Nature Medicine 上，他们认为这是世界上第一次用噬菌体进行人类分枝杆菌感染治疗，也是第一次使用基因工程噬菌体进行治疗，并且没有观察到不良反应。

据美国全国公共广播电台（NPR）报道，在医生对 Isabelle 进行噬菌体注射时，Hatfull 教授万分紧张，他说，实施这种治疗是一种可怕的过程，因为你不知道接下来会怎样。

事实上，鉴于噬菌体的天然对抗细菌的属性，科学家很早就想到了利用噬菌体来对抗病菌，只是抗生素的发明和广泛应用延迟了这个领域的研究，毕竟抗生素方便且有效。今天在东欧的格鲁吉亚、波兰、还有俄罗斯和欧洲一些地区仍在继续进行噬菌体治疗。

如今耐药超级细菌的出现，让噬菌体疗法有机会东山再起。

今天的这种噬菌体“鸡尾酒”的作用相当于抗生素，只是在应用中要复杂得多。与广谱的抗生素不同，噬菌体特异性很高，这就意味着对于某个患者的病菌有效，很可能对携带该病菌变种的另一个患者无效。如此一来，就要针对患者感染情况来精确匹配噬菌体，给每个患者找到合适的噬菌体将会是巨大的挑战。这种窄的抗菌谱“既是它的缺点也是它的优点。

科学家希望未来能通过对噬菌体文库进行自动搜索来进行个性化治疗。如今有了成功对抗超级细菌的案例，美国一些大学开始设立噬菌体研究中心，药物公司也开始投资噬菌体药物的研发。科学界认为随着基因筛查和对噬菌体药理学的深入了解，噬菌体治疗领域正迎来新契机。当然，生产成本会是其障碍，对噬菌体生物学未知的探索也需要一个较长的过程。