噬菌体是特异性侵染细菌的病毒，在自然界中分布广泛，从古冰川到陆地海洋，以及人体胃肠道、呼吸道等生态位都有大量噬菌体的存在；噬菌体也是地球上最为丰富的生命体，数量可达10³¹，是细菌数量10~100倍。噬菌体借助宿主菌完成增殖的生命周期，细菌在噬菌体选择压力下不断进化抵御细菌，两者之间相互作用、共同进化驱动着自然环境中微生物群落的多样性。噬菌体疗法是利用烈性噬菌体在宿主细菌中繁殖并裂解宿主菌的特性，减少和杀灭致病菌，达到治疗和预防疾病的目的。最早在1919年人类开始使用噬菌体治疗细菌感染，但随着抗生素的发明和广泛应用，噬菌体制剂研究和应用陷入了低潮及停滞状态。近年来，日益严重的抗生素耐药问题，噬菌体疗法再次受到广泛关注，噬菌体治疗成功的个案报告不断增多，相关临床研究的管线数量激增。本文将结合我们团队噬菌体治疗耐药铜绿假单胞菌肺部感染的成功案例，介绍目前噬菌体疗法优势、不足及相关研究进展。

患者是一名22岁青年男性，主因“反复咳嗽，大量脓痰20余年，加重伴持续高热10月余”入院。患者儿时起反复咳嗽，咯大量脓痰，间断发热，2018年因支气管扩张症就诊于北京儿童医院，确诊为囊性纤维化。2023年1月患者新冠病毒感染后高热，每日体温波动在38℃～39℃，咳嗽大量黄脓痰，抗病毒药物治疗后新冠病毒咽拭子核酸检测转阴，但仍持续发热，胸部CT检查示双肺弥漫性支气管扩张，管壁增厚，支气管周围炎性渗出，两肺多发斑片影。就诊多家医院，痰培养均为铜绿假单胞菌，曾先后给予头孢哌酮舒巴坦、头孢他啶、左氧氟沙星、美罗培南静脉输注、阿米卡星、妥布霉素雾化等多种抗生素联合治疗无效。2023年11月6日收入我院，入院后痰培养证实为2株铜绿假单胞菌（普通型和黏液型），药敏为全耐药及泛耐药，支气管镜肺泡灌洗液宏基因组测序大量铜绿假单胞菌序列，未检出结核、非结核分枝杆菌等特殊致病菌。患者囊性纤维化，支气管扩张合并耐药铜绿假单胞菌感染诊断明确，多种抗生素长期大剂量联合治疗无效，符合噬菌体治疗适应证（伦理审批号3092023011312），经患者及家属知情同意签字后，给予噬菌体鸡尾酒雾化吸入治疗。

开展噬菌体治疗的第一步是筛选出可裂解患者致病菌的敏感噬菌体，以患者痰培养中普通型及黏液型铜绿假单胞菌作为宿主菌，利用点滴法从噬菌体生物资源库中初步筛选敏感噬菌体：45株噬菌体能侵染普通型铜绿假单胞菌，而只有12株能感染黏液型铜绿假单胞菌（图1）。再通过噬斑实验，选取具有高裂解能力的噬菌体用于治疗。结果表明，12株可感染黏液型铜绿假单胞菌的噬菌体均未能形成大而透亮的裂解斑，不能形成有效的裂解。为解决裂解效力不足的问题，利用噬菌体与宿主菌的协同进化策略，经过7天的共进化培养，得到可裂解黏液菌株的噬菌体。选取受体不同的噬菌体株组成2套噬菌体鸡尾酒，在提供给临床使用前，进行内毒素和无菌检测，确保其符合使用标准。2023年11月14日启动了噬菌体鸡尾酒（108 pfu/ml）10ml雾化吸入，2次/天。治疗过程中持续监测患者痰培养药敏变化（见图2），噬菌体治疗第10天，痰培养检测出针对噬菌体的抗性菌，为患者更换第2套噬菌体鸡尾酒方案。治疗12天患者体温正常，咳嗽减轻，痰量明显减少。治疗第14天后痰培养显示仅有黏液型铜绿假单菌，未再检出普通型铜绿假单胞菌株。复查胸部CT（图3）支气管周围炎明显吸收，治疗过程中未观察到不良反应。

图1:黏液型铜绿假单胞菌噬菌体敏感试验（左），普通型铜绿假单胞菌噬菌体敏感试验（右）

图2：黏液型铜绿假单胞菌药敏变化（左），普通型铜绿假单胞菌药敏变化（右），11月30日后痰培养未再培养出普通型铜绿假单胞菌。

图3.噬菌体雾化吸入治疗前后胸部CT影像变化（治疗前上图，治疗后下图）

噬菌体和抗生素具有完全不同的杀菌抑菌机制，一旦到达感染部位，噬菌体将吸附侵染宿主菌，并以指数增殖的速度裂解宿主，直至消灭宿主菌；随着宿主菌的清除，失去宿主菌的噬菌体，不能独立增殖复制，大约48小时内消亡，不会残留在体内，安全性高。2024年4月Nature子刊发表了比利时联合会对连续开展的100例噬菌体治疗的回顾性分析，结果显示噬菌体治疗的临床改善率77.2%，目标细菌的根除率61.3%。拥有百年历史的格鲁吉亚Eliava噬菌体研究所，从2015年到2022年对全球超过1680个患者进行了噬菌体治疗，感染部位包括下呼吸道、泌尿系、胃肠道、人工关节、血流和皮肤等各种器官，致病菌涵盖了临床上常见的耐药细菌（如肠杆菌、不动杆菌、假单胞菌、葡萄球菌、沙门菌等），总细菌清除率85%，临床症状改善率75%。我国上海公共卫生临床中心噬菌体研究所的吴楠楠教授在2024年CAPC会议分享了150例噬菌体治疗的经验，临床改善率及细菌清除率与国外相似，不良事件发生率仅8.79%，主要是一过性发热、皮疹和气促，无严重不良事件发生。目前国内外临床研究及治疗经验总结，针对抗生素治疗无效的耐药菌感染，噬菌体疗法具有独特的优势，且安全性高。

噬菌体对宿主菌的高度特异性是治疗的双刃剑，其优势是可以靶向清除病原菌而不破坏正常微生物菌群，但同时大多数噬菌体的裂解谱非常窄，甚至只裂解某一种属下的几株菌，极大限制了临床使用的匹配性，因此，临床治疗单位拥有充分的噬菌体生物资源，对提高患者感染细菌与噬菌体的匹配速度及可及性非常重要。

在噬菌体侵染杀灭宿主菌的同时，也快速驱动细菌的遗传和表型变化，细菌通过受体蛋白突变、限制性修饰、CRISPR-Cas系统或流产感染等多种防御机制抵御噬菌体的攻击，确保优势菌的生存。在裂解噬菌体与宿主菌的体外共培养数小时，即可观察到培养液由澄清重新变浑浊，提示已产生了对噬菌体不敏感的抗性菌。噬菌体用于治疗感染性疾病，同样存在着噬菌体虽然在短期内降低致病菌原始株的细菌载量，但噬菌体抗性菌的快速出现，导致噬菌体治疗失败。为延缓抗性菌的产生，目前临床治疗多采用噬菌体鸡尾酒方法，将三种或三种以上的不同敏感噬菌体株联合给药，拓宽裂解谱的同时延缓抗性菌的产生。此外，在体外研究中可观察到抗生素增加了噬菌斑大小、加速噬菌体扩增、增强噬菌体爆发量；临床应用的病例中发现噬菌体治疗后产生的抗性菌恢复对部分抗生素的敏感性，噬菌体联合抗生素显著提高了细菌根除率，但不同噬菌体与哪些抗生素之间存在叠加、协同作用或拮抗作用目前尚不完全清楚。

另外有些临床上常见的致病菌，如结核分枝杆菌、非结核分枝杆菌等生长缓慢细菌、休眠菌和胞内菌，难以筛选到天然的敏感噬菌体，限制了噬菌体应用。近年来随着合成生物学的快速发展，工程噬菌体为噬菌体治疗未来添加广阔前景。2022年《Cell》杂志发布了科罗拉多大学Jerry A. Nick等人通过改造的工程噬菌体成功治疗患有难治性脓肿分枝杆菌肺部感染的患者。利用高通量测序和基因精准编辑的工程噬菌体，可以扩大噬菌体宿主范围，增强噬菌体裂解能力，去除噬菌体毒力基因和耐药基因，降低噬菌体免疫原性等，从多个方面改变天然噬菌体的局限性，可能从根本上解决噬菌体疗法存在的缺陷。

- 中国人民解放军总医院 -

张伟华教授

• 解放军总医院呼吸与危重症医学部副主任医师、派驻第一医学中心

• 擅长领域：肺间质性疾病、慢性阻塞性肺疾病的诊治