深度解读 Nature 开创性新成果：首次利用噬菌体疗法治疗酒精性肝病

2019 年 11 月 13 日，美国加州大学圣迭戈分校（UCSD）的 Bernd Schnabl 教授科研团队在 Nature 发表题为 《Bacteriophage targeting of gut bacterium attenuates alcoholic liver disease》 的文章，鉴定出可加剧酒精性肝病的关键肠道细菌（粪肠球菌，Enterococcus faecalis）所分泌的细菌毒素，并提供了噬菌体疗法对酒精性肝炎的有效性，为重度酒精性肝炎患者提供了新的治疗策略。

酒精性肝炎的肠道细菌（粪肠球菌）分泌的细菌毒素和噬菌体疗法

图片来源：Nature

主要内容

研究人员通过对酒精性肝炎患者的肠道菌群进行 16S 测序，发现其与健康人肠道菌群存在显著差异。

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其中粪肠球菌差异最大，且酒精性肝炎患者粪便中是否携带产细菌毒素（细菌毒素是粪肠球菌分泌的由两个肽段组成的毒素，对哺乳动物细胞具有强烈的毒性杀伤作用）的粪肠球菌与死亡率相关，携带产细菌毒素粪肠球菌的患者中有近 90% 在入院 180 天内死亡，而携带不产细菌毒素粪肠球菌的患者死亡率仅约 4%。

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将两例产细菌毒素粪肠球菌的酒精性肝炎患者粪便和两例不产细菌毒素粪肠球菌的酒精性肝炎患者粪便分别移植到无菌小鼠（gnotobiotic mice，注意这个巧妙的设计，后文会展开）体内，产细菌毒素粪肠球菌移植可加重小鼠的酒精介导的肝损伤。

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从污水中分离纯化扩增针对产细菌毒素粪肠球菌的长尾噬菌体（siphophage）肌尾噬菌体（myophage）对移植了产细菌毒素粪肠球菌的无菌小鼠的酒精性肝炎有效，肝功（谷丙转氨酶水平）和 IL1b, Cxcl1, Cxcl2, Col1a1, Acta2 等炎症因子和趋化因子 mRNA 水平显著降低。

图片来源：Nature

有意思的是，噬菌体疗法不能减轻移植了不产细菌毒素粪肠球菌的无菌小鼠的酒精性肝炎。

对本研究的思考

这篇文章的研究思路和条理非常清晰，所以一路读下来甚是舒服。

作者团队从临床酒精性肝炎患者体内观察到异常增高的产细菌毒素粪肠球菌比例入手，逐步深入挖掘其与临床疾病进程和死亡率的关系。

随后通过精妙的实验设计，在无菌动物模型体内反复移植验证，同时应用噬菌体尝试针对性治疗（精准医学），并探讨了噬菌体疗法的有效性和可行性，进而延伸出重要的临床意义和转化医学价值。

基础层面

严谨的实验设计有助于提高故事的逻辑。比如本研究的无菌小鼠和菌群移植技术的使用和多中心入组患者策略。利用无菌小鼠和菌群移植技术，已经成为肠道菌群研究的标配，很好地规避了外源抗生素带来的肠道菌群的不确定性。

多中心研究

多中心研究可避免地域因素对结果和实验结论的影响。尤其对于肠道菌群研究，文化、饮食、生活习惯等地域因素尤其重要，这种策略让研究结果可以延伸至不同地域和人群。

图片来源：clinicaltrials 官网截图

PS：本研究入组的患者来自 National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA)；University of Wisconsin, Madison；King's College London；Veterans Medical Research Foundation；Hospital Vall d'Hebron；Institut National de la Santé Et de la Recherche Médicale, France；Yale University；Columbia University；Weill Medical College of Cornell University；University of Alberta；Hospital San Jose Tec de Monterrey 等英国、美国、法国不同地域的多中心医院和研究机构。

多学科交叉合作

和上一篇「埃博拉战争」中提到的一样，好的故事一定是多中心、多机构、多学科合作的成果，是微生物学家，动物学家，临床医生，化学生物学，生物信息学家，数据科学家，统计学家各司其职通力合作的成果。

临床层面

对于酒精性肝炎患者，临床医生主要通过皮质类固醇、已酮可可碱等药物进行抗炎、抗氧化等治疗策略来阻断和缓解炎症带来的肝脏损伤，而针对细菌的治疗方案在临床实践中大多不会被考虑。

毋庸置疑，本研究为酒精性肝炎的药物研发提供了新的思路 —— 噬菌体疗法，准确的说是针对产细菌毒素粪肠球菌的噬菌体疗法。

医疗资源分配

产细菌毒素粪肠球菌的酒精性肝炎患者病情更凶险，死亡率更高，对于这类患者，在肝脏来源极度稀缺的情况下，可优先进行临床干预（肝脏移植）或尝试噬菌体治疗。

精准医学和个性化医疗

噬菌体疗法，可理解为直接干预了患者肠道菌群中异常升高的致病菌（「肠道 CRISPR」），通过使用针对产细菌毒素粪肠球菌的特异性噬菌体，对关键菌精准打击清除，纠正菌群失调，恢复正常肠道菌群，改善酒精性肝炎症状，发挥辅助治疗或治疗作用。

此外，每一位酒精性肝炎患者肠道菌群存在个体化差异，未来是否可以通过噬菌体工程平台快速分析患者肠道菌群，并构建和优化针对不同个体肠道菌群的高特异性噬菌体，进行精确治疗，值得期待。

在单细胞测序火的一塌糊涂的今天，单菌株分析理论上也存在一席之地和用武之地。携带细胞溶素的编码基因粪肠球菌的分析和靶向，可能成为真正意义上的精准和个性化治疗策略。

肠道菌、肠道微生态相关研究

这个时代，随着基础研究和生物技术的发展，肠道菌和肠道微生态领域的研究已经火的一塌糊涂。

除目前已证实肠道菌群与诸多疾病具有关联性外，近期顶刊也有不少关于肠道菌群有意思的研究，大家有兴趣的话，笔者专门开一篇文章讲一讲故事。

2019 年 10 月 30 日， nature 揭示人类肠道细菌存在获得性细菌间防御系统：

图片来源：Nature

10 月 23 日，nature 揭示小鼠的恐惧消退学习（不再对特定事物产生恐惧的联想性学习）需要幼年神经发育阶段和成年期的肠道菌群信号：

图片来源：Nature

10 月 1 日，science 揭示胃肠微生物群能影响社会行为：

图片来源：Science

9 月 27 日，science 揭示肠道菌群参与肠道昼夜节律的设定：

图片来源：Science

9 月 19 日，cell 揭示与健康有关的人类肠道微生物和饮食中的膳食纤维类型密切相关，某些类型的膳食纤维能促进这类肠道微生物生长。

图片来源：Cell

肠道菌有这么多有意思的能力，就问你服不服？

写在文末

越来越多的证据表明，肠道菌群与疾病的关系密切，因此，通过噬菌体工程构建对肠道异常菌群和致病菌群的高度特异性噬菌体，实现对肠道菌群的编辑加工调整实现对疾病的治疗，具有非常大的转化医学价值。

噬菌体疗法需筛选大量噬菌体，制备噬菌体库，尤其上文提到精准和个性化治疗策略，故其无法做到批量生产。

通过工程化技术，构建广谱噬菌体或噬菌体库，有可能实现靶向特异性噬菌体的快速筛选和应用。

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