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噬菌體療法：精準打擊土傳病原菌( 二 )

健康知識養生常識


目前 ， 國內已有研究單位針對不同的植物病害收集了大量的噬菌體資源 ， 這些噬菌體為有效防控病害提供了資源保障 。
沈其榮研究團隊將目標對準青枯菌 。 青枯菌在土壤中可通過侵染作物根部 ， 引起煙草、馬鈴薯、番茄、生姜等重要經濟植物的萎蔫 。 嚴重時 ， 可導致作物大面積減產甚至絕收 。
“青枯菌的專性噬菌體以青枯菌為食 ， 它們可以進入青枯菌體內 ， 進行大量增殖 ， 并最終裂解殺死青枯菌 。 而土壤中還有很多土著細菌 ， 這些細菌也有各自的‘專屬’噬菌體 。 當青枯菌被其專性噬菌體抑制后 ， 土壤中的其他細菌會紛紛‘占位’ ， 細菌之間會上演一場此消彼長的攻防戰 。 ”韋中說 ， 團隊在此次研究中發現 ， 土壤中的土著細菌 ， 有的是青枯菌的“幫手” ， 有的則是青枯菌的“敵人” ， 這些土著細菌與其專性噬菌體互作也能間接影響植物健康 。 例如 ， 一些土著細菌可以抑制青枯菌“作孽” ， 而其專性噬菌體的侵染壓制 ， 使它們的力量削弱 ， 導致青枯菌更加猖狂 ， 從而加劇病害 。 不同的噬菌體在土壤中像“雞尾酒”那樣混搭存在 ， 影響著植物健康 。
“這啟發我們 ， 可以充分挖掘土壤噬菌體資源 ， 研究不同噬菌體的作用機制 ， 以及噬菌體之間的相互影響 ， 利用不同噬菌體聯合抑制土壤病原細菌 。 ”韋中解釋 。
新技術賦能 ， 噬菌體療法或可增強威力
與廣譜抑菌的抗生素相比 ， 噬菌體療法有很強的專一性 ， 能精準靶向某一類病原細菌 。 不過 ， 噬菌體療法也面臨著一些技術挑戰 。
“與使用抗生素類似 ， 噬菌體療法也會不可避免地誘導靶細菌產生抗性 。 而且病原細菌在不斷變異 ， 抗性也會隨之發生變化 。 這需要針對不同特點的病原細菌作研究 ， 不斷篩選噬菌體 ， 進行精準治療 。 ”韋中說 。
除了天然的噬菌體侵染阻礙物外 ， 細菌也進化出一系列的抗噬菌體系統 ， 來阻止噬菌體的侵染 。 因此 ， 應用單一噬菌體往往無法有效抑制環境中多樣的病原細菌 ， 要有針對不同病原細菌的噬菌體配方 。
縱然病原細菌有千般面孔 ， 可以“七十二”變 ， 但“魔高一尺 ， 道高一丈” 。 韋中表示 ， 目前科研人員正嘗試多種方式抑制病原細菌作惡 。
“首先是建立噬菌體資源庫 。 近年來我們團隊建立了全國土傳青枯菌專性噬菌體資源庫 。 庫里包含了我們從全國收集的幾千株青枯菌與五六百個青枯菌專性噬菌體 。 ”韋中說 ， 有了資源庫 ， 就可以結合培養組學、實驗進化學、機器學習等 ， 構建基因組預測噬菌體抗性的模型 ， 選擇能夠侵染不同病原細菌或同一病原細菌的不同抗性突變體的噬菌體 ， 配置噬菌體“雞尾酒”配方 ， 將不同的噬菌體組合 ， 有針對性地殺滅病原細菌 。
“其次 ， 隨著合成生物學的發展和對噬菌體侵染機制了解的不斷深入 ， 可以通過基因編輯定向改造噬菌體 ， 如改變、擴大噬菌體的宿主范圍以及增強噬菌體的裂解效率等 。 ”韋中說 。
人工智能也為提高噬菌體的有效性提供了更多可能 。 韋中認為 ， 每個病原細菌的變異有限 ， 人工智能可以在積累大量的實驗數據和機器學習后 ， 判斷病原細菌基因突變的可能性及致病性的大小 ， 并據此篩選、設計相應的噬菌體 。
“盡管噬菌體療法還面臨諸多技術挑戰 ， 但發揮其優化微生態的優勢是解決土壤病原細菌危害 ， 提升土壤—植物系統健康的重要路徑之一 。 ”沈其榮表示 。