科學(xué)家從 30 億年的細(xì)菌 - 噬菌體戰(zhàn)爭中獲得靈感，發(fā)現(xiàn)古病毒或成為對抗抗生素耐藥性的秘密武器。這項(xiàng)發(fā)表在《細(xì)胞》雜志的研究，揭示了噬菌體突破細(xì)菌防御系統(tǒng)的兩種獨(dú)特策略。

隨著抗生素耐藥性導(dǎo)致全球每年超百萬死亡，噬菌體療法正重新成為焦點(diǎn)。這些專門感染細(xì)菌的病毒具有高度特異性，能精準(zhǔn)靶向耐藥菌株。英國已有多例 "compassionate-use" 案例顯示，噬菌體成功清除了所有抗生素均無效的感染。

劍橋大學(xué)噬菌體研究中心主任艾米麗?哈特菲爾德（Emily Hatfield）團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌進(jìn)化出一種名為 Kiwa 的防御系統(tǒng)，像嵌入細(xì)胞膜的傳感器，能檢測噬菌體注入 DNA 時產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。激活后，Kiwa 會迅速關(guān)閉噬菌體的蛋白質(zhì)合成能力，阻止感染擴(kuò)散。

"這是一種全新的細(xì)菌防御機(jī)制，不同于已知的任何抗病毒系統(tǒng)。它不直接攻擊外來 DNA，而是通過感知物理壓力來啟動防御。" 哈特菲爾德解釋道。研究人員通過冷凍電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，Kiwa 蛋白形成的通道能在噬菌體附著時發(fā)生構(gòu)象變化，觸發(fā)下游信號通路。

面對這種防御，噬菌體進(jìn)化出兩種反制策略：部分噬菌體通過改變表面蛋白結(jié)構(gòu)，避免觸發(fā) Kiwa 的檢測；另一些則攜帶特定基因突變，即使被檢測到也能繼續(xù)復(fù)制。這兩種策略在實(shí)驗(yàn)中分別使噬菌體存活率提高 2.3 倍和 1.8 倍。

研究團(tuán)隊(duì)正在建立包含 600 多種噬菌體的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)其對抗不同防御系統(tǒng)的能力進(jìn)行分類。"我們已能根據(jù)細(xì)菌基因組預(yù)測其攜帶的防御系統(tǒng)，從而匹配最有效的噬菌體組合。" 論文第一作者托馬斯?陳（Thomas Chen）表示。這種精準(zhǔn)匹配策略使實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的噬菌體治療成功率從 58% 提升至 83%。

世界衛(wèi)生組織抗菌藥物部門主管哈維爾?巴雷托（Javier Barreto）評價："這項(xiàng)研究為解決抗生素危機(jī)提供了全新視角，但噬菌體療法仍面臨標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、給藥途徑等挑戰(zhàn)。" 目前，英國國民健康服務(wù)體系（NHS）已啟動噬菌體治療中心，為多重耐藥感染患者提供個性化療法。

研究人員強(qiáng)調(diào)，噬菌體與細(xì)菌的永恒戰(zhàn)爭為人類提供了取之不盡的生物靈感。"30 億年的進(jìn)化軍備競賽，比任何人類實(shí)驗(yàn)室都更能創(chuàng)造出精妙的分子機(jī)器。" 哈特菲爾德說。下一步團(tuán)隊(duì)計(jì)劃利用 AI 預(yù)測噬菌體 - 細(xì)菌相互作用，加速新型噬菌體療法開發(fā)。