为对付抗药性细菌,病毒成了我们的希望吗?

病毒和细菌都是人所共知的病源体,是人类“看不见”的敌人,比较少人知道的是,它们也是对方自古以来的“宿敌”,在人类几乎没有“武器”对付多重抗药性细菌的今天,针对细菌的病毒成了人类的希望。

病毒的生命周期

相信大家也在生物课学过,病毒不算是生物,因为它不能靠自己进行新陈代谢和繁衍。病毒一般都很细小(<1微米),要用电子显微镜才看得见,基本结构就只是一个蛋白质外壳包着遗传物质(DNA或RNA),而且在宿主体外很快就会“死亡”,不再具备感染能力。(注:每种病毒在不同物体表面的“生存”时间的差别可以很大,一般能感染人类的病毒在人体外撑不了数小时,相对来说,能感染人类的细菌只要环境适合,能存活的时间可以以日计。)

然而,当病毒遇上“命中注定”的宿主细胞,就能“陆落”细胞表面,和细胞表面的受体连接,把细胞“打开”,再把自己的遗传物质注入。这些成功进入宿主细胞的遗传物质,有的会把自己加插在宿主细胞的基因组中,随着宿主细胞复制时顺道复制自己;也有的会直接控制宿主细胞的新陈代谢机制,让宿主细胞把资源用来制造组成病毒的部件,时机一到,就会“破壳而出”,宿主细胞就会死亡。由病毒进入人体,到宿主细胞开始进行破坏,就是我们常听说的潜伏期。

每一种病毒都有特定的宿主,一般是指在宿主体内某种或少数几种类别的细胞,因为在细胞表面,原本有其他用途的受体能被病毒利用,才成为受害者。病毒无处不在,也不会放过任何生命体,连单细胞生物都不会放过,包括——细菌。

以细菌为宿主的噬菌体

科学界相信生命来自海底的深海热泉(hydrothermal vents),由能自我复制的的遗传物质(例如RNA)开始,被较大型的分子(例如蛋白质)包裹而成。这些始早生物,有些发展出自级自足的方式来产生能量,有些变大了并“吃掉”其他细胞,有些则变少了,直接进入其他细胞偷取资源。这些细小的入侵者就是病毒的雏型。

这场抢着“不劳而获”的战争在生命刚在地球上出现的时候已经存在,为了能更有效进入宿主细胞(进不到宿主细胞就无法存在下去)。于是,病毒演化出不同种类,外壳的蛋白质改变成不同形状,越能准确地嵌合宿主细胞表面的受体就越能复制下去。这些受体对宿主细胞来说有着各种用途,所以不能有太大改变,也无法阻止病毒入侵,只好演化出把外来遗传物质切碎的机制,以求自保(这就是转基因技术CRISPR 的来源)。

科学家把这些专门对应细菌的病毒称为“噬菌体”。地球上几乎所有细菌都有对应的“噬菌体”,所以,要对付多重抗药性细菌,就要找对地方。

寻找“噬菌体”

比起在实验室从头研制,在外在环境寻找噬菌体更为可行,由于人类社会滥用抗生素,不少大城市的污水渠已被各种抗生素“污染”,住着各种多重抗药性细菌,有“受害者”自然会有“凶手”,科学家就能从中提取噬菌体,放在实验室培植。这些在外在环境生存的噬菌体经过“物竞天择”,不容易掉失针对对应细菌受体的变异,只要适当培植,就能成为药物。

不过,噬菌体始终不容易控制,即使是在同一实验室用同一方法培植,每剂的功效也未必一致,每个病人需要的剂量也有差异,而且又不像抗生素是单一种分子,能进行各种药物学测试,所以在非常注重药物安全的今天,即使初步证明在部分病人,特别是烧伤病人身上,有很明显的效果,却还未能成为医学界能安全使用的疗法。

另一方面,有科学家选择从噬菌体提取它们用来打破对应细菌细胞壁时用的酶,因为只是蛋白质分子,就更容易作安全性测试。

老一辈有句话,“一物降一物”,正是这篇文章说的情况,人类太习惯把自己和外界隔绝起来,忘记了生物间的息息相关,忘记了大自然才是最大的宝库。