噬菌體作抗菌劑使用的安全性評價研究進展

韓晗+李雪敏+王爽+張體瑤+姜金仲+王冉

摘要： 噬菌體因其病毒本質(zhì)，作抗菌劑使用時其安全性常倍受質(zhì)疑，為探究與論證噬菌體的安全性，綜述了近年來噬菌體相關(guān)安全性評價的研究結(jié)果。以往研究中，無論是動物試驗，還是人體臨床試驗，均證實噬菌體不會對機體產(chǎn)生明顯的副作用，而最新的研究揭示了人體內(nèi)源性噬菌體的存在及其可能的益生作用。噬菌體的應(yīng)用被認為安全性較高，對于噬菌體的傳統(tǒng)認知，可能將被顛覆與更新，不過仍有必要深入開展更為系統(tǒng)的研究，以及從分子水平上探討噬菌體對人體細胞可能產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞： 噬菌體；噬菌體治療；安全性評價；毒理性；內(nèi)源性噬菌體；抗菌劑；動物試驗；人體臨床試驗

中圖分類號： S852.65 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）22-0018-06

致病菌抗生素耐藥性問題日趨嚴重，已使現(xiàn)代醫(yī)學界與獸醫(yī)學界面臨巨大的挑戰(zhàn)[1]。許多研究均表明，無論是臨床相關(guān)致病菌，還是動物源性致病菌，大多已對常用抗生素普遍耐藥，而許多食源性致病菌也表現(xiàn)出較為嚴重的耐藥性[2-4]。因此，研發(fā)出抗生素替代物及能有效針對食品高危致病菌性污染的抗菌劑尤為迫切。

噬菌體是細菌的天然克星，其本質(zhì)為一類細菌病毒，可感染并裂解對應(yīng)的宿主細菌，從而具有用作抗菌劑的可行性[5-7]。近年來，在現(xiàn)代醫(yī)學與獸醫(yī)學領(lǐng)域，噬菌體用于治療使用，尤其對治療抗生素難治性感染，已彰顯出巨大潛力[8-9]。在食品工業(yè)中，噬菌體作抗菌劑使用，尤其對防控如大腸桿菌O157、沙門氏菌、李斯特菌等高危致病菌造成的食品污染，也展現(xiàn)出巨大潛力[10]。因此，噬菌體極有潛力被開發(fā)成為一種高效的治療劑或食品抗菌劑。

然而，由于病毒的本質(zhì)，噬菌體常呈現(xiàn)出較為負面的公眾印象。其用作抗菌劑使用的安全性始終遭受部分學者質(zhì)疑。若無法有力地論證它的安全性，將對日后相關(guān)研究獲取基金的資助與進一步開展造成極大障礙。因此，為探究與論證噬菌體的安全性，本文綜述了近年來相關(guān)安全性評價的研究結(jié)果，為日后更深入地開展噬菌體抗菌性研究奠定了理論基礎(chǔ)。

1 噬菌體用作抗菌劑的安全性質(zhì)疑

噬菌體本質(zhì)上是一類細菌病毒[5]。由于病毒一詞常帶有負面色彩，因此病毒用作抗菌劑應(yīng)用于人體或是食品中，始終遭受部分學者質(zhì)疑，甚至日后可能面臨極大的公眾阻力[11]。這一狀況堪比轉(zhuǎn)基因食品。

無論噬菌體應(yīng)用于人體、動物還是食品中，關(guān)于其安全性的質(zhì)疑，主要集中在以下4個方面：（1）噬菌體是否會感染人體細胞；（2）噬菌體的使用是否會對人體產(chǎn)生毒理作用；（3）噬菌體的使用是否會破壞機體正常菌群；（4）噬菌體的使用是否會引發(fā)嚴重的內(nèi)毒素血癥。

誠然，若無法就上述問題進行有力的安全性論證，將對日后噬菌體治療相關(guān)研究獲取基金的資助與進一步開展造成極大障礙。近年來，許多研究者已就此開展研究，并獲得了積極的結(jié)果。

2 噬菌體作抗菌劑使用的安全性評價研究

噬菌體無處不在，被認為是地球上最為豐富的物種，總量可達驚人的1031個左右[5]。另據(jù)Weinbauer估算，在地球水體環(huán)境中噬菌體密度可達104～108 PFU/mL；在根際及土壤環(huán)境中密度約為1.5×108 PFU/g[12]。Bergh等表明，在未受污染的水體中，噬菌體的密度約為108 PFU/mL[13]。

人體或動物體被這些巨量的細菌病毒包圍，必然長期較大概率地與其反復接觸。實際上，從健康人體、動物體和食品中，均易檢測出噬菌體[6-7，10，14]。顯然，這些細菌病毒并未對人或動物造成危害。迄今為止，也未見任何有關(guān)噬菌體感染人體的報道[6-7]。病毒通常具有嚴格的宿主特異性，因此，可以認為噬菌體不會感染人或動物細胞。

2.1 動物試驗研究

盡管噬菌體被認為不會感染人或動物細胞，在臨床使用前對噬菌體進行安全性評價仍尤為重要。近年來，已有大量相關(guān)動物試驗被報道，受試對象包括小鼠[15-27]、豚鼠[15]、大鼠[28]、家兔[29]、雞[30-32]、豬[33-34]、牛[35-36]、羊[37]等。結(jié)果均表明，噬菌體的使用，安全性較高。

但值得注意的是，藥物的毒性效應(yīng)與劑量和給藥方式密切相關(guān)。在常用治療劑量下，藥物可能很少表現(xiàn)出毒性作用，但在高劑量下，卻往往會產(chǎn)生一定的副作用甚至毒理作用。此外，胃腸外給藥比局部給藥或口服給藥等更易導致藥物毒理作用的發(fā)揮[38]。因此，開展急性毒理試驗尤為必要。Bogovazova等以小鼠和豚鼠為受試對象，評價了噬菌體的急性毒理性，研究結(jié)果表明，受試對象經(jīng)肌肉注射、腹腔注射和靜脈注射等不同胃腸外給藥后，并未出現(xiàn)任何不良反應(yīng)[15]。此外，即使將噬菌體劑量提高至常用治療劑量的3 500倍，也未產(chǎn)生明顯的毒理作用或引起任何組織學上的病變。Wang等研究表明，在對小鼠腹腔急性攻毒高劑量的噬菌體后，未引起任何副作用或各臟器組織學上的病變[16]。而其他許多研究，盡管未設(shè)置嚴格的急性毒性試驗，仍表明噬菌體以高劑量胃腸外給藥，不會產(chǎn)生毒理作用[17-22，30]。

除劑量與給藥方式外，用藥時長也是關(guān)鍵因素。亞慢性或慢性毒理試驗，可用于檢驗噬菌體長期反復染毒機體后，可能產(chǎn)生的慢性毒理作用。據(jù)報道，Hwang等讓大鼠每日口服108 PFU/mL噬菌體，在連續(xù)進行28 d后發(fā)現(xiàn)，受試對象并未出現(xiàn)任何不良反應(yīng)，大鼠采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、體質(zhì)量和臟器指數(shù)均與對照組無顯著差異[28]。此外，研究者還表明，受試大鼠的肝、腎和脾未出現(xiàn)組織學上的病變；其血清中12種促炎細胞因子的水平均顯示正常，機體未出現(xiàn)任何炎癥征兆。而Biswas等在對小鼠腹腔長期反復接種高劑量（1010 PFU）的噬菌體后，受試對象未出現(xiàn)不良反應(yīng)[17]。Mai等使小鼠連續(xù)90 d飲水口服噬菌體，結(jié)果表明受試對象心、肺、肝、腎、脾和胃未出現(xiàn)組織學上的病變，并且其血常規(guī)指標均正常[26]。筆者所在課題組也曾對小鼠連續(xù)腹腔注射或長期灌胃噬菌體，未發(fā)現(xiàn)有任何副作用產(chǎn)生[19，24]。endprint