科學家利用合成技術構建噬菌體抗超級細菌

科學家利用合成技術構建噬菌體抗超級細菌

科學家們正從頭開始構建病毒以對抗超級細菌。這種方法的先驅是新英格蘭生物實驗室（NEB）與耶魯大學的合作研究，他們報告了第一個全合成系統，用於噬菌體工程。噬菌體是一種感染細菌的病毒，在 100 多年前就被用來治療細菌感染。隨著抗生素耐藥性成為全球健康威脅，人們對噬菌體的研究再次興旺。然而，傳統方法緩慢、複雜且難以規模化，大多數研究仍然集中在自然存在的噬菌體上。

此次研究聚焦於一種高度抗抗生素的銅綠假單胞菌。科學家利用 NEB 的高複雜性金門組裝（HC-GGA）平台，在細胞外構建了完整的噬菌體基因組。該系統允許研究人員設計和構建噬菌體，而不需要依賴現有的病毒樣本。團隊成功地將 28 段合成 DNA 組成銅綠假單胞菌噬菌體。通過引入點突變、DNA 插入和刪除，他們為病毒編程了新功能，使其能夠感染特定的細菌，並添加熒光標記以實時觀察感染過程。

NEB 的研究科學家安迪·西克馬（Andy Sikkema）指出：「即使在最佳情況下，噬菌體工程也非常勞動密集型。」 這種合成方法在簡單性、安全性和速度上實現了技術飛躍，為生物發現和治療開發鋪平道路。與傳統方法相比，金門聚合使用較短的 DNA 片段，這些片段更容易產生，對宿主細胞毒性更小，並且不太可能包含錯誤。它適用於包含重複序列或極端 GC 含量的噬菌體基因組，這兩種情況通常會使 DNA 構建變得複雜。

這種快速合成噬菌體工程系統的開發源自 NEB 科學家和耶魯大學噬菌體研究人員之間的合作。NEB 的研究人員花費多年時間改進金門聚合方法，使其能夠可靠地處理由多個部件組成的大目標 DNA。耶魯大學的研究人員意識到這些工具可以為噬菌體生物學開闢新的可能性，並繼續探索更雄心勃勃的應用。

科學家們利用這種快速合成系統構建了針對抗生素耐藥性感染的靶向療法。2025 年 11 月，NEB 與匹茲堡大學 Hatfull 實驗室和 Ansa 生物技術公司合作，在《美國國家科學院學報》（PNAS）上發表了相關研究，使用相同的金門方法構建高級 GC 含量的分枝桿菌噬菌體。另一個例子是康奈爾大學的研究人員與 NEB 合作，創建合成工程 T7 噬菌體作為生物傳感器，在飲用水中檢測大腸桿菌，相關研究發表在《美國化學學會期刊》（ACS）上。

這種新的合成技術不僅簡化了噬菌體構建過程，還為開發針對抗生素耐藥性感染的治療方案提供了新機遇。科學家們希望未來能夠利用這種方法進一步探索更多噬菌體潛力，以應對日益嚴峻的全球健康挑戰。