抗生素改变游戏规则：噬菌体可以在细菌引起感染之前预测其位置并破坏它们。

贝勒医学院和其他机构的研究人员已经确定了一种新颖的策略，可以在细菌引起感染之前消除特定位置的细菌。该策略使用一种噬菌体（一种可感染并消灭细菌的病毒），该病毒可专门位于细菌在胃肠道中的同一位置。噬菌体与细菌之间的接近性促进了噬菌体的攻击并随后消除了细菌。

这种策略有可能成为改变生活在难以到达的地方（例如肠道粘液层）的抗药性细菌的游戏规则。该研究发表在mBio杂志上。

“噬菌体在感染和破坏某些物种或菌株而不是其他细菌（例如好细菌）方面具有非常特殊的能力。在美国，噬菌体疗法正日益成为治疗对抗生素耐药的细菌感染的一种可行选择，这是对健康的严重关注。”第一作者贝勒TAILR实验室的研发总监SabrinaΦ Green博士说。

耐抗生素细菌，例如ExPEC ST131，可以在人的肠道内定植而不会引起疾病，但是它们也可以离开肠道并感染其他器官。例如，这些细菌与尿路，脑，腹膜，外周器官，血液和居住设备（例如导尿管，血管设备，饲管和伤口引流管）的感染有关，每年导致900万次感染。

该团队在先前的研究中表明，噬菌体可以有效治疗由ExPEC ST131细菌引起的感染。在这项研究中，他们希望了解是否可以使用噬菌体去除这些细菌以防止感染。

寻找正确的噬菌体

许多噬菌体很难抵抗肠道中的细菌。研究小组发现，哺乳动物肠道中存在一种阻止噬菌体破坏细菌的因子。他们确定该因子为粘蛋白，粘蛋白，它们在肠上皮细胞和微生物层之间形成一层。

研究人员认为，尽管粘蛋白能阻止许多噬菌体感染细菌，但可能有些已经发展出一种对抗粘蛋白作用的方法，因此能够在高粘蛋白环境中靶向细菌。

“我们筛选了人类污水和动物粪便中具有独特特性的噬菌体，这些噬菌体具有促进它们在粘蛋白存在下破坏细菌的能力，”贝勒大学分子病毒学和微生物学副教授安东尼·马雷索博士说。“我们发现了一种与黏蛋白结合的新型噬菌体ES17，这种特性似乎增强了它在富含黏蛋白的环境（如肠道）中感染细菌的能力。”

进一步的研究更加仔细地研究了这种新颖的噬菌体-粘蛋白相互作用。Green，Maresso及其同事发现，噬菌体ES17与称为硫酸乙酰肝素的特定分子结合，这种分子不仅可以在粘蛋白中发现，而且可以在包括上皮细胞在内的各种细胞类型的表面上发现。这促使研究人员研究与上皮细胞上硫酸乙酰肝素的结合是否也有助于ES17在肠道环境中靶向和破坏细菌的能力，而上皮细胞与硫酸乙酰肝素的结合与ES17宿主细菌ExPEC所使用的结合位点相同。

格林说：“我们测试了噬菌体ES17在鼠肠中对其细菌宿主ExPEC的作用，并将其与已知无法在复杂环境中感染其细菌宿主的噬菌体进行比较。”“我们发现只有ES17具有在动物模型中靶向和消除ExPEC细菌的独特能力。”

预防细菌感染的新策略

总而言之，这些发现表明噬菌体ES17在富含粘蛋白的表面上以及直接在哺乳动物上皮细胞上与硫酸乙酰肝素结合的能力介导了其在肠道深处可能存在细菌的区域中的定位。研究人员提出，接近ExPEC细菌可以在它们有机会离开肠道并感染其他器官之前促进噬菌体的入侵和细菌的清除。

“噬菌体是专门入侵和消除特定细菌的病毒。在这里，我们显示了第一个也结合上皮人类细胞的噬菌体，这种特性介导了一种新的机制来抵抗细菌感染，我们称之为定位靶向，因为它使噬菌体能够预测其靶向的细菌将位于何处。 。“我们预见到定位目标将成为未来智能药物工作方式的可能性。药物不仅会在整个身体中散布，希望其中一些能在正确的位置结束。未来的药物只会准确地运往它们应该工作的地方。我们与噬菌体的合作是实现这一目标的第一个案例。”

参考：Sabrina I. Green，Carmen Gu Liu，Xue Yu，Shelley Gibson，Wilhem Salmen，Anubama Rajan，Hannah E. Carter，Justin R. Clark，Xuezheng Song，Robert F Ramig，Barbara W.Trautner，Heidi B.Kaplan和Anthony W.Maresso，2021年2月9日，mBio.DOI：
10.1128 / mBio.03474-20

这项工作的其他贡献者包括Carmen Gu Liu，Xue Ya，Shelley Gibson，Wilhem Salmen，Anubama Rajan，Hannah E.Carter，Justin R.Clark，宋学正，Robert F.Ramig，Barbara W.Trautner和Heidi B.Kaplan。作者隶属于以下一个或多个机构：埃默里大学贝勒医学院，迈克尔·E·德巴基退伍军人事务医学中心和德克萨斯大学休斯敦健康科学中心。

这项工作得到了美国退伍军人事务部（VA I01-RX002595），贝勒圣卢克医学中心的Roderick D. MacDonald研究基金，迈克·霍格基金会和贝勒医学院种子基金的资助。