舒飛鴻 綜述，王達(dá)利，黃廣濤,2△ 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院燒傷整形外科,貴州遵義 563000;2.深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院燒傷整形外科,廣東深圳 518037)

噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。雖然噬菌體一百多年前就被用于治療感染性疾病，但早期噬菌體臨床試驗(yàn)很多未采用循證醫(yī)學(xué)的一些準(zhǔn)則，并未受到廣泛認(rèn)可。由于抗生素使用方便，治療效果好，噬菌體治療逐漸被忽視[1]。伴隨抗生素的廣泛應(yīng)用，細(xì)菌耐藥性日益嚴(yán)重，抗生素的研發(fā)速度趕不上細(xì)菌耐藥的變異速度，耐藥細(xì)菌的治療正在面臨巨大的挑戰(zhàn)。2017年，世界衛(wèi)生組織根據(jù)目前細(xì)菌耐藥情況發(fā)布了一份最危險(xiǎn)耐藥菌的名單。面對(duì)耐藥菌的威脅，科學(xué)家再次把目光轉(zhuǎn)移至噬菌體治療[2]。

噬菌體治療具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)特異性高，只裂解目標(biāo)菌，不會(huì)影響其他細(xì)菌和正常菌群；(2)噬菌體分布極廣、容易獲取，凡是有細(xì)菌的場所，就可能有噬菌體的存在。以臨床菌株為宿主菌在自然環(huán)境中進(jìn)行噬菌體分離，一般情況下成功率較高；(3)能使細(xì)菌恢復(fù)對(duì)抗生素的敏感性[3]。目前，噬菌體治療已被報(bào)道用于治療多種感染性疾病，如銅綠假單胞菌引起的慢性肺部感染[4]、腸桿菌科所引起的燒傷創(chuàng)口感染[5]、尿路感染[6]等。此外，噬菌體還可以作為預(yù)防制劑，誘發(fā)機(jī)體的特異性細(xì)胞免疫，達(dá)到保護(hù)效果，從而預(yù)防病毒[7]、真菌[8]的感染和癌癥[9]。除此之外，噬菌體的展示技術(shù)也給噬菌體治療帶來了靶向治療的方向，通過噬菌體展示技術(shù)，篩選出具有特異性作用的小分子肽，可使特殊疾病的情況得到改善。噬菌體治療展現(xiàn)了巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是目前關(guān)于噬菌體治療的給藥途徑報(bào)道不一，本文綜述了噬菌體的不同給藥途徑，為今后開展噬菌體治療的基礎(chǔ)和臨床研究提供參考。

根據(jù)噬菌體與細(xì)菌的相互關(guān)系，噬菌體分為：裂解性噬菌體和溫和性噬菌體。裂解性噬菌體在宿主菌內(nèi)的增殖過程包括吸附、穿入、生物合成、成熟與釋放等階段。裂解噬菌體與細(xì)菌表面的受體結(jié)合后，借尾部的溶菌酶溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁，然后通過尾鞘的收縮，將核酸注入菌體內(nèi)。核酸進(jìn)入后，將通過生物合成階段合成自身成熟前所需物質(zhì)，在菌體內(nèi)進(jìn)行裝配，待子代噬菌體超過一定數(shù)目時(shí)，可裂解菌體釋放子代噬菌體。如此往復(fù)，達(dá)到治療細(xì)菌感染的效果。溫和噬菌體可將其核酸整合于宿主菌的基因組中，該種整合于宿主菌基因組上的噬菌體基因稱為前噬菌體。前噬菌體可隨宿主菌的染色體復(fù)制而復(fù)制，并可隨宿主菌的分裂而傳給下一代，不引起細(xì)菌裂解。前噬菌體也可偶爾受外界誘因的影響，從宿主菌基因組中自發(fā)地脫離下來，進(jìn)入溶菌性周期，產(chǎn)生成熟的子代噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。

1 注射給藥

1.1 肌肉注射

NAGHIZADEH等[10]通過鵪鶉感染模型，證實(shí)肌肉注射噬菌體比對(duì)照組有著更低的死亡率。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)證實(shí)了噬菌體雞尾酒治療在鵪鶉體重恢復(fù)和對(duì)減緩大腸埃希菌降低生長的效果優(yōu)于單一使用噬菌體。

SELLERS等[11]利用噬菌體展示技術(shù)篩選出一種能直接輸送到脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的短肽。該肽通過肌肉注射后，可將具有生物活性的Cre重組酶和辣根過氧化物酶運(yùn)送到脊髓，也能標(biāo)記人體中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。非病毒介導(dǎo)的功能蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到脊髓證明了該肽在退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病靶向治療中的潛力。

1.2 腹腔注射

在急性小鼠肺部洋蔥伯克霍爾德菌感染模型中，對(duì)比了鼻吸入和腹腔注射2種給藥途徑對(duì)細(xì)菌負(fù)荷量和肺部炎癥的影響。腹腔注射噬菌體的小鼠肺部細(xì)菌數(shù)量、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和巨噬細(xì)胞炎性蛋白(MIP-2)水平均顯著降低，治療效果優(yōu)于鼻吸入噬菌體[12]，這可能與細(xì)菌的特性和血液循環(huán)有關(guān)。

SCHOOLEY等[13]用噬菌體雞尾酒通過腹腔注射和靜脈注射治療了1例播散性耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌感染患者。患者通過經(jīng)皮導(dǎo)管引流假囊腫腔、膽囊、第三腹腔，再通過腔內(nèi)注射噬菌體雞尾酒，每6～12小時(shí)重復(fù)給藥1次。此外，該患者還通過靜脈注射噬菌體使治療得到了加強(qiáng)和擴(kuò)大。經(jīng)過噬菌體雞尾酒治療，患者最終回到了工作崗位。

1.3 靜脈注射

CAPPARELLI等[14]建立了腸道沙門氏菌感染的BALB/C小鼠模型，感染后立即進(jìn)行靜脈注射噬菌體，可使小鼠存活率高達(dá)100%。此外，該團(tuán)隊(duì)還證實(shí)噬菌體抗性細(xì)菌具有無毒、體內(nèi)存活時(shí)間短、毒性小等特點(diǎn)。

2018年，1例患者因患銅綠假單胞菌菌血癥而接受了噬菌體靜脈注射治療，遺憾的是噬菌體并未能真正根除菌血癥，這與無法控制感染的源頭有關(guān)[15]。

2019年2月19日，美國首個(gè)靜脈注射噬菌體臨床試驗(yàn)獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的批準(zhǔn)，該臨床試驗(yàn)的1期、2期主要是評(píng)估噬菌體的安全性、有效性及耐受性，試驗(yàn)由加州大學(xué)生圣地亞分校醫(yī)學(xué)院和AmpliPhi Bioscience公司合作進(jìn)行。同年，利用工程噬菌體通過靜脈注射治療結(jié)核分枝桿菌導(dǎo)致的膿腫也在臨床試驗(yàn)中取得了一定的效果。DEDRICK等[16]用3種工程噬菌體雞尾酒在15歲的囊性纖維化者胸骨進(jìn)行局部試驗(yàn)，24 h后，用濃度為1×109pfu/mL 3種工程噬菌體雞尾酒開始靜脈注射治療，12次/小時(shí)，至少持續(xù)32周，患者除在早期具有輕微反應(yīng)外，無其他癥狀，9 d后患者出院，并繼續(xù)靜脈注射雞尾酒噬菌體，最終患者的臨床癥狀得到了持續(xù)改善。這是文獻(xiàn)報(bào)道的第1次利用工程噬菌體治療結(jié)核分枝桿菌感染，這對(duì)噬菌體的臨床治療是一個(gè)具有里程碑的存在。

1.4 皮下注射

噬菌體除具有特異性外，還有免疫原性，不需佐劑的輔助就能用作免疫原。通過噬菌體展示技術(shù)，使噬菌體具有HIV-1的gp120和gp41構(gòu)象表位的抗原模擬物，誘發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)，起到一定的保護(hù)作用[17]。這為以后噬菌體疫苗的設(shè)計(jì)提供了一種新策略。RYAN等[18]利用了顯微注射的方法將噬菌體注入到了真皮層和皮下組織。這將盡可能使噬菌體應(yīng)用于燒傷程度較深的部位，從而提高治療療效。

2 局部給藥

噬菌體局部治療已報(bào)道的有皮膚局部給藥、眼部局部給藥、耳局部給藥、口腔局部給藥、鼻部局部給藥或霧化吸入、尿路給藥、直腸給藥等。

2.1 皮膚局部給藥

嚴(yán)重的皮膚損傷會(huì)導(dǎo)致皮膚屏障受損，增加細(xì)菌感染的可能。目前，細(xì)菌耐藥性越來越強(qiáng)，導(dǎo)致傷口長期不愈合，治療效果不佳，嚴(yán)重時(shí)可危及患者生命。因豬的皮膚和人的皮膚有著相似之處，故MILHO等[19]在豬皮傷口感染和生物膜模型中利用噬菌體療法并進(jìn)行了抗菌評(píng)估，結(jié)果表明噬菌體對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和奇異假單胞菌等細(xì)菌感染的傷口有治療效果。

在人體試驗(yàn)中，1例患有Netherton綜合征的患兒皮膚感染了金黃色葡萄球菌，經(jīng)大部分抗菌治療無效后，家屬選擇噬菌體治療。治療后，患兒四肢皮膚緊繃的情況得到改善，炎癥的局部表現(xiàn)減輕，范圍變小[20]。

近來，噬菌體局部治療有著形式各樣的藥品。清洗液、軟膏等噬菌體制劑能夠促進(jìn)傷口的愈合速度[21-22]，此外，噬菌體制劑還有粉末[23]、敷料[24]、面霜[25]、霧化[26]等。2019年，JAULT等[27]利用噬菌體雞尾酒敷料給燒傷患者治療(PhagoBurn試驗(yàn))，結(jié)果表明噬菌體治療組治療速度低于標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理組，但噬菌體治療組傷口的淺表化膿程度低于標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理組。盡管局部噬菌體在治療皮膚創(chuàng)面感染中證明其具有一定的療效，但是對(duì)于全身感染所引起的皮膚局部感染，用靜脈注射噬菌體會(huì)優(yōu)于局部噬菌體給藥的效果。

2.2 眼部局部給藥

2021年，3種新分離的噬菌體候選物phiEF7H、phiEF14H1、phiEF19G通過玻璃體體內(nèi)注射給藥，治療糞腸球菌感染的眼內(nèi)炎小鼠模型。結(jié)果顯示，3種噬菌體均使小鼠眼內(nèi)活菌數(shù)量及中性粒細(xì)胞浸潤減少[28]。1項(xiàng)試驗(yàn)用噬菌體眼藥水成功治療了1例患有角膜炎的患者，證實(shí)了噬菌體眼部局部給藥的安全性和有效性[29]。

2.3 耳局部給藥

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，在患有銅綠假單胞菌性中耳炎的狗中，通過局部噬菌體制劑給藥，使狗的中耳炎情況得到改善，且在治療3個(gè)月期間無相關(guān)不良反應(yīng)產(chǎn)生[30]。但噬菌體直接一次性給入具有侵入性，間接輸入噬菌體可避免該問題，KURABI等[31]則就利用大鼠體內(nèi)的噬菌體展示技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了一種罕見的肽，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這種肽能非侵入性的將藥物遞送也能介導(dǎo)噬菌體通過小梁網(wǎng)的運(yùn)輸。一項(xiàng)治療銅綠假單胞菌性中耳炎的臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，噬菌體治療組的效果顯著而安慰組無效，且患者無中毒現(xiàn)象出現(xiàn)，說明噬菌體耳局部給藥是安全的[32]。

2.4 鼻腔局部給藥

鼻部感染，如慢性鼻竇炎(chronic rhinosinusitis，CRS)，細(xì)菌會(huì)在炎癥部位形成生物膜，為鼻竇的給藥及恢復(fù)帶來一定的困難，而噬菌體在清除生物膜方面具有一定的優(yōu)勢。DRILLING等[33]利用噬菌體雞尾酒懸液對(duì)綿羊的鼻腔進(jìn)行沖洗，每天2次，連續(xù)沖洗20 d。結(jié)果顯示，噬菌體不會(huì)導(dǎo)致炎癥浸潤及鼻黏膜損傷。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)說明了利用噬菌體在鼻腔局部給藥是安全的。

2019年，OOI等[34]利用噬菌體治療了金黃色葡萄球菌導(dǎo)致的CRS患者，以此來判斷噬菌體治療在鼻腔的安全性和耐受性。該團(tuán)隊(duì)對(duì)患者用濃度為3×109pfu/mL的噬菌體進(jìn)行灌洗，9例患者治療前、后無體溫變化，只有部分患者有輕度不良反應(yīng)，有2位患者根除了細(xì)菌感染。故該臨床試驗(yàn)中表明，噬菌體在鼻腔內(nèi)部的灌洗具有安全性和耐受性。部分患者具有不良反應(yīng)可能與自身免疫力有關(guān)。

2.5 霧化給藥

肺部細(xì)菌感染因感染位置較深，給藥途徑不便等效果影響，一般的給藥途徑治療肺部感染的療效較差。因此，通過霧化噬菌體，增加噬菌體與感染部位接觸面積，可能會(huì)改善肺部感染的狀況。

動(dòng)物模型中，噬菌體氣霧劑給藥于小鼠，接著再給小鼠使用從結(jié)核病小鼠模型分離培養(yǎng)制成的H37RV氣霧劑，結(jié)果顯示，這種情況下，能在小鼠體內(nèi)建立肺部感染的細(xì)菌較少。故噬菌體氣霧劑在這種情況下起到了預(yù)防肺部感染細(xì)菌的作用[35]。1份病例報(bào)告顯示，將噬菌體噴霧用于治療患有肺部囊性纖維化的女性患兒。該患兒肺部有銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌的慢性感染，通過9次的噬菌體霧化治療，銅綠假單胞菌濃度下降明顯，但金黃色葡萄球菌下降并不明顯，于是在原來噬菌體的基礎(chǔ)上加入噬菌體Sb-1，然后通過霧化器將該種噬菌體雞尾酒用于患者5次。結(jié)果顯示，金黃色葡萄球菌濃度也急劇下降，且無不良反應(yīng)發(fā)生[36]。

2.6 尿路局部給藥

尿路感染是最普遍的疾病之一，嚴(yán)重影響患者的身體健康。有研究表明，單次置尿?qū)Ч軐?dǎo)致感染的病例占1%～2%，而開放式的引流系統(tǒng)置管在3～4 d內(nèi)會(huì)導(dǎo)致患者尿液中100%含有細(xì)菌[37]。

LEITNER等[38]團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用來證明噬菌體進(jìn)行尿路局部給藥是否對(duì)尿路感染具有一定的療效。試驗(yàn)分為2個(gè)階段：第1階段為噬菌體適應(yīng)，第2階段為患者接受改良的噬菌體治療；由于尿路梗阻感染多見于前列腺腫大，所以篩選出來的患者都預(yù)先進(jìn)行了尿道前列腺電切術(shù)，術(shù)后進(jìn)行低壓沖洗且放置恥骨上套針，術(shù)后第1天開始即通過恥骨上套管注射改良后的Pyo噬菌體20 mL，每次在膀胱中保留30～60 min，連續(xù)7 d，結(jié)果表明，大部分患者細(xì)菌的滴度下降，只有1例患者因銅綠假單胞菌感染而發(fā)熱，但給予抗菌藥物后，癥狀便得以恢復(fù)。

2020年12月，BAO等[39]用噬菌體聯(lián)合非活性的抗生素成功治療了1例因肺炎克雷伯菌引起的復(fù)發(fā)性尿路感染患者。在第1、2輪的治療中，噬菌體雞尾酒經(jīng)膀胱沖洗途徑給藥，但噬菌體的抗性菌株在幾天內(nèi)產(chǎn)生。第3輪治療中，噬菌體雞尾酒聯(lián)合磺胺甲惡唑-甲氧芐啶(sulfamethoxazole-trimethoprim,SMZ-TMP)給藥。結(jié)果顯示，噬菌體雞尾酒與中等或高劑量(150 μg/mL SMZ、50 μg/mL TMP 或 300 μg/mL SMZ 和 100 μg/mL TMP)的SMZ-TMP聯(lián)合應(yīng)用后，完全抑制廣泛耐藥肺炎克雷伯菌(ERKP)的生長超過24 h，最終患者因該種聯(lián)合治療方式治愈。

2.7 直腸給藥

2020年，ROSTKOWSKA等[40]報(bào)告了1例用噬菌體治療患有尿路感染的60歲腎移植患者，患者在腎移植后經(jīng)歷過12次尿路感染，為了抑制尿路持續(xù)感染，經(jīng)直腸給藥噬菌體，希望能抑制尿路持續(xù)感染。結(jié)果顯示，直腸給藥噬菌體不僅未引起不良反應(yīng)，且患者也未因尿路感染再次入院。

3 口服給藥

NIKKHAHI等[41]分離并篩選出可治療沙門菌感染小鼠的噬菌體，結(jié)果顯示，單次口服濃度為2×109pfu/mL的噬菌體可使小鼠免受感染，也可進(jìn)行抗感染治療。

相比之下，OTERO等[42]將噬菌體包封在脂質(zhì)體中，再將其通過口服途徑給入小鼠體內(nèi)。結(jié)果表明，通過脂質(zhì)體包封的噬菌體能長期在胃內(nèi)停留及在腸黏膜黏附。口服噬菌體治療細(xì)菌性腹瀉的患兒隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果顯示，口服噬菌體能正常到達(dá)腸道，但不能在腸道中定植擴(kuò)散和改善腹瀉[43]，可能與人體腸道內(nèi)菌群更為復(fù)雜、胃酸的釋放、噬菌體的用量、機(jī)體的免疫系統(tǒng)有關(guān)。為改善胃酸的影響，噬菌體及內(nèi)溶素包封系統(tǒng)可能是一種提高口服治療效果的策略[44]。同時(shí)，噬菌體展示技術(shù)篩出的抗胃蛋白酶短肽，可助于開發(fā)出耐胃蛋白酶的口服給藥肽[45]。

4 總 結(jié)

對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)的感染性疾病，給藥方式是多種多樣(圖1)。噬菌體通過注射、局部、口服給藥可以調(diào)高動(dòng)物模型的生存率并提供保護(hù)。何種給藥方式取決于患者的情況及何種方式的療效最快與最好。目前，多數(shù)采用噬菌體雞尾酒加上抗菌藥物來對(duì)付超級(jí)細(xì)菌[46]。但隨著細(xì)菌對(duì)噬菌體的耐藥，個(gè)性化的噬菌體治療也在不斷地興起，篩選出針對(duì)特定的感染株的噬菌體成了個(gè)性化治療的目標(biāo)。改造噬菌體可在某些疾病中取得一定的療效，通過基因工程的方法，可能會(huì)拓寬噬菌體的宿主譜。此外，由噬菌體衍生而來的內(nèi)溶素具有穩(wěn)定性高，無細(xì)菌對(duì)其耐藥的優(yōu)點(diǎn)，從而可能會(huì)成為噬菌體的替代療法[47]。

但就目前的文獻(xiàn)表明，大多數(shù)的研究方向都為裂解噬菌體，很少研究溫和噬菌體，可能是因溫和噬菌體具有基因轉(zhuǎn)導(dǎo)這一環(huán)節(jié)，使其安全性不及裂解噬菌體。盡管如此，溫和噬菌體的治療潛力也不可忽視。

總的來說，噬菌體有著治療感染性疾病的潛力，溫和噬菌體在一定程度上也展示出了其治療疾病的潛力，但是由于噬菌體的某些缺點(diǎn)，噬菌體治療現(xiàn)在并未廣泛的用于臨床，只有通過科學(xué)的設(shè)計(jì)和長期的噬菌體治療試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，才可能推動(dòng)噬菌體治療的新發(fā)展。