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为应对眼部耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染治疗难题,研究人员评估噬菌体体外抗菌活性,发现其颇具潜力。
在眼科领域,细菌感染尤其是由耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)引发的感染,正逐渐成为威胁视力的一大难题。在美国,MRSA 是导致眼部感染的重要病原菌,其引发的眼部感染不仅治疗棘手,而且还常常对一线经验性抗生素产生耐药性,这使得传统的抗生素治疗手段效果大打折扣。想象一下,眼睛作为心灵的窗户,却遭受着 MRSA 的侵袭,常规的治疗方法又难以奏效,患者的痛苦和医疗负担都在不断加重。在这样的背景下,寻找一种新的治疗策略迫在眉睫。
于是,来自哈佛大学医学院附属麻省眼耳医院(Massachusetts Eye and Ear, Harvard Medical School)等机构的研究人员展开了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在噬菌体(bacteriophages)上,试图探索其作为创新局部疗法治疗顽固性眼部感染的潜力。最终,该研究成果发表在《Ophthalmology and Therapy》杂志上。
研究人员开展这项研究时,采用了多种关键技术方法。首先,收集了 2014 - 2021 年在麻省眼耳医院就诊的眼部感染患者的 50 株 MRSA 眼部分离株,这些菌株具有代表性,涵盖了美国主要的眼部 MRSA 克隆以及临床感染的多样性。接着,运用多种技术对这些菌株进行深入分析,其中包括利用 MicroScan WalkAway 系统进行细菌鉴定和抗生素敏感性测试;通过全基因组测序(Whole genome sequencing)探究菌株的种群结构,明确序列类型(Sequence Type,ST)和克隆复合体(Clonal Complex,CC);从 PHAGEinLYON 噬菌体库中选取特定噬菌体进行繁殖,并采用斑点试验(spot assay)和微量滴定板宿主范围试验(Microtiter Plate Host Range Assay)测定噬菌体的宿主范围 。
研究结果主要从以下几个方面展开:
- 细菌分离株特征:这 50 株 MRSA 分离株主要来源于眼部周围感染(38%)、角膜炎(24%)、泪腺系统感染(20%)、结膜炎(12%)和眼内炎(6%)。它们对红霉素(86%)、左氧氟沙星(56%)和克林霉素(52%)等抗生素具有较高的耐药性,70.0% 的菌株属于多药耐药(Multidrug resistance,MDR),即对三种或更多类别的抗生素耐药。通过分析,发现这些分离株的种群结构多样,主要包含 CC5、CC8 等克隆复合体,不同克隆复合体在耐药性和 SCCmec 盒类型上存在差异,比如 CC5 组大多为 ST5 和 ST105,且 87.5% 含有 SCCmec 盒类型 II;CC8 组大多为 ST8,且全部含有 SCCmec 盒类型 IV123。
- 噬菌体宿主范围:通过斑点试验测定 6 种噬菌体的宿主范围,发现 V1SA19、V1SA20 和 V1SA22 这三种噬菌体的活性谱最广,分别能作用于 86%、84% 和 82% 的测试分离株,而 V1SA12、V1SA9 和 V4SA2 的活性范围相对较窄。总体上,90.0% 的细菌分离株至少对一种噬菌体敏感。值得注意的是,噬菌体的活性似乎与抗生素耐药表型无关,多数测试噬菌体对 MDR CC5 分离株仍有活性45。
- 液体培养宿主范围试验:针对活性最强的三种噬菌体(V1SA19、V1SA20 和 V1SA22)进行液体培养宿主范围试验,结果显示它们在不同感染复数(Multiplicity of infection,MOI)下,对不同比例的菌株都能达到较高的细菌生长抑制率(≥75%) 。例如,在 MOI 为 100 时,V1SA19、V1SA20 和 V1SA22 在 12 小时后能抑制 88% - 92% 的 MRSA 分离株生长,24 小时后能抑制 78% - 86% 的分离株生长。同时还观察到噬菌体存在剂量效应,MOI 为 100 时细菌生长抑制效果最明显678。
研究结论和讨论部分表明,噬菌体疗法在眼科领域展现出了巨大的潜力。在全球范围内,抗菌药物耐药性问题日益严重,眼部细菌的抗生素耐药性也在迅速上升,传统抗生素治疗眼部 MRSA 感染的效果越来越差,急需新的治疗方法。此次研究中,V1SA19、V1SA20 和 V1SA22 这三种噬菌体对眼部 MDR MRSA 表现出了良好的体外抗菌活性,为后续的体内和临床研究奠定了基础。不过,噬菌体疗法目前也面临着一些挑战,如监管的复杂性、噬菌体在眼部环境中的配方和稳定性问题,以及与免疫系统的相互作用等。尽管如此,在多重耐药问题日益严峻的当下,噬菌体作为一种有前景的抗菌策略,值得在体内动物模型中进一步研究,为未来应用于人类临床试验做好准备,有望为眼部 MRSA 感染患者带来新的希望,为眼科抗感染治疗开辟新的道路。