一项新的研究揭示了一种细菌如何维持多种噬菌体物种的群落，这对设计有效的噬菌体疗法具有重要意义。

来自纽约大学、牛津大学和耶鲁大学的研究人员证明，噬菌体可以通过利用细菌种群内不同的生长速度共存，这表明多个噬菌体可以一起使用来防止耐药性的产生。

病毒“社会生活”是开发噬菌体治疗细菌感染的关键

感染并杀死细菌的病毒，即噬菌体，有望成为危险感染的治疗方法，包括耐抗生素菌株。然而，科学家们仍然对噬菌体如何在细菌群体中生存知之甚少，这使得开发有效的基于噬菌体的治疗方法具有挑战性。

今天（12月12日）发表在《科学》杂志上的一项研究提供了第一个证据，证明一种细菌可以支持一个不同的竞争噬菌体群落。来自纽约大学格罗斯曼医学院、牛津大学和耶鲁大学的研究人员发现，多种噬菌体物种可以在一种基因相同的大肠杆菌中共存。大肠杆菌是一种常见于人类肠道的细菌，包括无害和致病的变体。

噬菌体多样性机制

研究人员发现，尽管病毒之间存在竞争，但不同的噬菌体物种更喜欢随机出现在种群中生长较慢或较快的细胞。通过这种方式，每个噬菌体物种都能够在同一宿主上找到一个单独的生态位，从而实现稳定的共存。

例如，当地缺乏营养（饥饿）可能会减缓一些细胞的生长，以保存稀缺的资源。在本研究中，标记为N和S的两种噬菌体共存，因为N更适合在快速生长的细菌细胞中生存，而噬菌体S更适合在缓慢生长的细胞中生存。

设计有效的噬菌体疗法

噬菌体疗法的设计者希望避免抗生素治疗中的问题，即某种药物杀死细菌，但留下了对该药物作用机制最有抵抗力的部分细菌。这些幸存者是一个主要问题，因为它们已经对现有的治疗产生了抗药性。

“了解一种以上的噬菌体如何在单一细菌上存活，可以帮助设计下一代噬菌体鸡尾酒，”第一研究作者Nora Pyenson博士说，她是纽约大学朗格尼健康中心系统遗传学研究所的合著者Jonas Schluter博士实验室的博士后学者。“例如，每个噬菌体物种可能在其生命周期的不同阶段攻击细菌，从而使整个种群在对治疗产生耐药性之前被杀死。”

Pyenson博士补充说：“目前还没有噬菌体疗法成为细菌感染的标准治疗方法，要么是因为在过去的尝试中，单个噬菌体不能杀死所有的目标细菌，要么是因为细菌进化出了耐药性，类似于抗生素耐药性的进化。”

噬菌体治疗的临床试验

实验室已经在测试噬菌体疗法作为抗生素的替代品。例如，这篇论文的合著者之一、耶鲁大学的保罗·特纳博士领导了一项临床试验，利用噬菌体对抗铜绿假单胞菌，这种细菌会导致囊性纤维化患者肺部的严重炎症。Schluter博士的实验室正在研究噬菌体在人类和小鼠肠道生态系统中的作用，这可能会影响沙门氏菌等感染的未来治疗方法。一个主要目标是预测噬菌体给药的影响，并设计噬菌体疗法，与目前必须为单个患者量身定制的版本不同，噬菌体疗法在许多患者中普遍有效。

噬菌体生态学与病毒多样性

了解物种多样性是生态学和进化生物学的一个基本问题。从鸟类到植物再到细菌，实现多样性的一个主要因素是，物种在竞争资源的同时找到了共存的方法。然而，传统上人们并不把病毒放在这种“社会”背景下考虑。

目前的研究小组通过实验验证了长期以来的假设，即细菌的遗传多样性限制了病毒物种的多样性。这导致了一种预期，即一种噬菌体类型将胜过所有其他噬菌体，成为唯一的幸存者。然而，就像多细胞生物在其微生物组中宿主多种细菌一样，新的结果表明，一种细菌菌株本身可以宿主多种噬菌体物种。

“我们的研究为研究病毒的社会生活这一新兴领域做出了贡献，”Pyenson博士补充道。“我们通常只考虑病毒对宿主的影响，但它们也存在于其他病毒物种的环境中。这些噬菌体群落展示了多样性是如何在最简单的生物中出现的。”

对健康和疾病的影响

有趣的是，人类肠道中存在多样化的细菌群是健康的标志，因为多样化的物种（微生物组）能够更好地抵抗任何入侵的致病物种的统治企图。出于同样的原因，占据肠道细菌的病毒群也正在成为健康的重要调节器，异常的噬菌体混合被认为会导致败血症等疾病。

“这项工作代表了我们对噬菌体生态学理解的转变，”Schluter博士说，他也是纽约大学朗格尼分校微生物系的教授。“多亏了诺拉的工作，她经历了一场大流行，跨越了四个实验室，我们现在可以开始了解噬菌体在与不同病毒物种共存时的进化，以及这如何影响它们在健康和疾病中的作用。”

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