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南京土壤所等在噬菌体技术阻抑抗生素耐药风险隐匿大流行研究领域发表观点论文

2022-08-22 分享到:

抗生素耐药性风险作为全球性的新型环境健康问题已引起了广泛关注,特别是在新冠病毒疫情的叠加影响下,抗生素耐药菌,乃至抗性致病菌的扩散传播更加迅速,呈现出隐匿大流行的态势。国际政府组织及学术团体,多次联合发表声明,表示:对抗疫情过程中需慎重考虑当前抗生素耐药性传播的严峻现状。因此,迫切需要开展环境中抗生素耐药菌削减及抗性基因风险消除的科学研究。

近年来中国政府和学者致力于降低环境中抗生素耐药性风险的工作,已取得了显著成效。中国学者还研发了多种环境抗性基因风险管控与削减的针对性治理技术,包括生物炭阻控、堆肥消减、高级氧化和生物电化学降解等技术。然而,现有国内外削减技术仍存在靶向性低、周期长、成本较高等共性科学难题。因而,噬菌体技术再次回归人类视野。噬菌体疗法作为源自自然的纯生物削减技术,为抗生素耐药性风险消减带来了全新希望。

噬菌体是地球上物种丰富度最高的一类特殊生物体,能够通过溶原裂解机制,实现对活体宿主细菌的专性“捕食”。烈性噬菌体可以直接感染并靶向裂解抗生素耐药菌,使得耐药菌体内的抗生素抗性基因释放到环境介质中,并加速自然降解。

此外,最新的研究表明噬菌体携带的CRISPR-Cas系统也在阻断耐药基因的传播方面表现出巨大潜力。一方面,携带有Cas9系统的宿主细菌,可以有效抵御含有耐药基因的噬菌体侵染,从而抑制由噬菌体介导的抗性基因传播。另一方面,科研人员也已成功将装配有Cas9基因的工程噬菌体应用于选择性去除病原菌体内的抗生素抗性基因。因此,CRISPR-Cas9系统因其编辑效率高,操作简易,被视为对抗耐药性风险的新兴策略。

未来的研究热点将主要集中在:1. 高通量精准筛选更加环境友好、成本低廉和广宿主型混合“鸡尾酒”噬菌体制剂,提升灭活宿主耐药菌的持久性;2. 研发含有CRISPR-Cas9系统的噬菌体,优化递送方式,提升侵染的成功率,突显靶向去除耐药菌体内抗性基因的效率;3. 采用多组学技术探明噬菌体疗法对于土壤微生物群落结构、功能装配及养分循环的影响;4. 建立噬菌体疗法在环境应用中的风险评估模型,在学术界、工业界、管理部门等共同努力下,构建绿色可持续的噬菌体技术的运行监管机制。相信在不久的将来,噬菌体削减技术将会在根除环境抗生素耐药风险隐匿大流行中发挥更加广阔的积极作用。

该文以中国科学院生态环境研究中心朱永官院士为通讯作者,中国科学院南京土壤研究所叶茂博士为第一作者,以Insight paper的形式发表于《SCIENCE CHINA Life Sciences》期刊。共同作者为中国科学院城市环境研究所,苏建强研究员和安新丽博士。

该论文得到了国家自然科学基金委(42021005, 42177113)和中国科学院青年创新促进会项目(2018350)的资助。

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