具有掠夺性的“卫星病毒”有助于揭开新型抗病毒疗法的秘密

具有掠夺性的“卫星病毒”有助于揭开新型抗病毒疗法的秘密作者：IvanErill，马里兰大学巴尔的摩郡分校生物科学教授你有没有想过，让你患上重感冒的病毒自己也会感冒？如果你知道，是的，病毒确实会生病，这也许会让你感到安慰。更妙的是，由于因果报应，罪魁祸首竟然是其他病毒。病毒和人类一样，也会因其他病毒而患病。MiniFlayer等卫星病毒附着在MindFlayer等其他病毒上，证明了这一现象，为我们深入了解病毒行为和开发新型抗病毒疗法提供了潜在途径。病毒之所以会生病，是因为它们的正常功能受到了损害。当病毒进入细胞后，它既可以处于休眠状态，也可以立即开始复制。在复制过程中，病毒会霸占细胞的分子工厂，复制大量的自身，然后脱离细胞，让新的拷贝自由生长。然而有时，病毒进入细胞后才发现，它的新临时住所已经是另一种休眠病毒的家，随后接下来就是一场争夺细胞控制权的战斗，任何一方都有可能获胜。但有时，病毒进入细胞后会发现一种特别令人讨厌的房客：另一种病毒正等着专门捕食进入的病毒。我是一名生物信息学家，我的实验室研究病毒的进化。我们经常会遇到"病毒的病毒"，但我们最近发现了一些新东西：一种病毒会咬住另一种病毒的脖子。卫星病毒MiniFlayer（紫色）通过附着在辅助病毒MindFlayer（灰色）的颈部来感染细胞。图片来源：TagidedeCarvalho几十年前，生物学家们就已经知道存在捕食其他病毒的病毒，这种病毒被称为病毒"卫星"。1973年，研究噬菌体P2（一种感染肠道大肠杆菌的病毒）的研究人员发现，这种感染有时会导致细胞中出现两种不同类型的病毒：噬菌体P2和噬菌体P4。噬菌体P4可以整合到宿主细胞的染色体中并处于休眠状态。当P2感染一个已经携带P4的细胞时，潜伏的P4会迅速苏醒，并利用P2的基因指令制造出数百个自己的小病毒颗粒。毫无防备的P2即使能复制几次，也是幸运的。在这种情况下，生物学家称P2为"辅助"病毒，因为卫星P4需要P2的遗传物质来复制和传播。噬菌体是感染细菌的病毒。随后的研究表明，大多数细菌物种都有一套多样化的卫星辅助系统，如P4-P2系统。但病毒卫星并不局限于细菌。2003年，已知最大的病毒--mimivirus被发现后不久，科学家也发现了它的卫星，并将其命名为"Sputnik"。潜伏在植物细胞中等待其他病毒的植物病毒卫星也很普遍，并可能对农作物产生重要影响。尽管研究人员在几乎所有生命领域都发现了卫星辅助病毒系统，但它们对生物学的重要性仍未得到充分重视。最明显的是，病毒卫星会对其"助手"病毒产生直接影响，通常会使它们致残，但有时也会使它们成为更有效的杀手。然而，这可能是它们对生物学的最小贡献。卫星和它们的"助手"还在进行着无休止的进化军备竞赛。卫星进化出新的方法来利用助手，助手则进化出反制措施来阻止卫星。由于双方都是病毒，这场内战的结果必然包括人们感兴趣的东西：抗病毒药物。最近的研究表明，许多被认为是在细菌中进化出来的抗病毒系统，如基因编辑中使用的CRISPR-Cas9分子剪刀，可能起源于噬菌体及其卫星。有点讽刺的是，辅助病毒及其卫星病毒的更替率和变异率都很高，因此成为抗病毒武器的进化热点。为了战胜对方，卫星病毒和辅助病毒提出了一系列无与伦比的抗病毒系统，供研究人员利用。病毒卫星有可能改变研究人员对抗病毒策略的理解，但要了解它们还有很多事情要做。在我们最近的工作中，我和我的合作者描述了一种完全不同于以前已知卫星的卫星噬菌体，它进化出了一种独特而诡异的生活方式。马里兰大学巴尔的摩郡分校的噬菌体猎人从土壤细菌疥疮链霉菌中分离出了一种名为MiniFlayer的卫星噬菌体。研究发现，MiniFlayer与一种名为噬菌体MindFlayer的辅助病毒密切相关，后者会感染疥疮链霉菌。但进一步研究发现，MiniFlayer并非普通的卫星病毒。图中显示，链霉菌卫星噬菌体MiniFlayer（紫色）附着在其辅助病毒链霉菌噬菌体MindFlayer（灰色）的颈部。图片来源：TagidedeCarvalhoMiniFlayer是已知的第一个失去休眠能力的卫星噬菌体。无法等待助手进入细胞对卫星噬菌体来说是一个重要的挑战。如果需要另一种病毒来复制，如何保证它能在你复制的同时进入细胞？迷你噬菌体以进化的勇气和恐怖片的创意应对了这一挑战。MiniFlayer没有坐以待毙，而是主动出击。借鉴"德古拉"和"异形"，这种卫星噬菌体进化出了一种短小的附属物，可以像吸血鬼一样咬住帮助者的脖子。不知情的帮助者和它的乘客一起寻找新的宿主，在那里，病毒剧将再次上演。我们还不知道"迷你杀手"是如何制服它的助手的，也不知道"心灵杀手"是否已经进化出了应对措施。如果说最近的大流行给了我们什么启示的话，那就是我们的抗病毒药物供应相当有限。对病毒及其卫星病毒的复杂性、交织性和有时掠夺性（如"迷你杀手"吸附在其助手脖子上的能力）的研究，有可能为抗病毒治疗开辟新的途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399377.htm

研究人员成功利用噬菌体治疗复杂的肺部感染 无不良副作用

研究人员成功利用噬菌体治疗复杂的肺部感染无不良副作用研究人员使用以细菌为食的病毒治疗了20种复杂的耐抗生素肺部感染；结果发现没有不良副作用，超过一半的治疗患者有良好的临床效果。来自加州大学圣迭戈分校医学院和匹兹堡大学的研究人员领导一个国际研究小组，提出了用噬菌体治疗抗生素耐药性感染患者的最大案例系列的令人鼓舞的发现。患有囊性纤维化或其他伤害或破坏肺部支气管的慢性疾病的患者--在整个器官中输送氧气和其他气体的管道网络--更有可能获得非结核分枝杆菌（NTM）的感染。该研究结果最近发表在《临床传染病》杂志上。非结核分枝杆菌（NTM）感染在囊性纤维化或其他损害或破坏肺部支气管的慢性疾病患者中越来越常见，支气管是将氧气和其他气体输送到整个器官的管道网络。由于细菌对长期以来一直作为护理标准的抗生素的耐药性，治疗NTM感染具有挑战性，特别是那些由脓肿分枝杆菌带来的感染。根据美国疾病控制与预防中心的数据，美国每年有35,000人死于对所有抗生素有抗药性的大约300万次感染。科学家已经长期关注被称为噬菌体的病毒，专门针对并摧毁某些细菌种类或菌株。无论细菌生活在哪里，噬菌体的数量可能比所有其他生物形式的总和还要多。它们在20世纪初首次被发现，从那时起，随着耐抗生素细菌的增长和传播，人们对它们进行了越来越多的研究，以确定其药用潜力。2016年，加州大学圣迭戈分校医学院的科学家们使用一种实验性的静脉注射噬菌体疗法，成功地治疗和治愈了同事TomPatterson博士，他因耐多药细菌感染而濒临死亡。Patterson的病例是美国第一个采用静脉注射噬菌体来根除系统性细菌感染的有记录的病例。随后的成功案例帮助促成了加州大学圣迭戈分校创新噬菌体应用和治疗中心（IPATH）的建立，这是北美第一个此类中心。“我们认为这是一个革命性的课题和研究，是由我们最初的TomPatterson病例报告演变而来，”共同通讯作者、加州大学圣迭戈分校医学院的医学和全球公共卫生教授ConstanceBenson说。“当我们IPATH和其他机构致力于扩大噬菌体疗法的用途时，它有望被高度引用。”目前，这些用途是有限的，部分原因是每个噬菌体物种只寻找和破坏一种细菌物种，而且目前已知的有治疗作用的噬菌体的“武器库”相对较小。因此，噬菌体疗法的测试目前仅限于所有其他可行的替代方法都失败或已经失败的实验性治疗。这项新的研究涉及20名患有复杂的抗生素难治性分枝杆菌感染的患者。所有患者都表现出不同的基础疾病；大多数人患有囊性纤维化（CF），这是一种遗传性的渐进疾病，对肺部和其他器官造成严重损害。目前，囊性纤维化还没有治愈的办法。活到成年的CF患者的平均寿命约为44年。参与研究的患者符合美国食品和药物管理局的"同情性使用"条款，该条款允许在没有类似或令人满意的替代疗法的情况下对威胁生命的药物或产品进行测试。Benson、共同通讯作者、匹兹堡大学Eberly家族生物技术教授GrahamF.Hatfull博士及其同事筛选...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307493.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307493.htm

猎杀细菌的病毒：噬菌体有助于诊断和治疗尿道炎

猎杀细菌的病毒：噬菌体有助于诊断和治疗尿道炎噬菌体（或简称噬菌体）是一种捕食细菌的病毒。大约一个世纪前，噬菌体作为一种很有前景的抗感染方法出现，但青霉素发明后，对于这种微生物的研究工作就一落千丈。然而，随着细菌对抗生素的抗药性越来越强，噬菌体疗法又重新引起了科学家们的兴趣。现在，苏黎世联邦理工学院和巴尔格里斯特大学医院的研究人员利用噬菌体诊断和治疗膀胱炎和尿路感染（UTI）。导致这些感染的细菌主要有三种：大肠埃希菌、克雷伯氏菌和肠球菌。相反，医生通常会在不知道抗生素是否对病人的菌株有效的情况下开具抗生素处方。在这项新研究中，研究人员开发出了一种更快的方法来找出问题细菌。首先，研究小组对针对这三种细菌的噬菌体进行了基因改造，使它们能让猎物发出光信号。然后，将这些噬菌体置于病人的尿液样本中，在不到四小时的时间内就能找出问题细菌，让医生开出治疗该细菌的最佳抗生素处方。这将改善病人的治疗效果，并降低抗生素耐药性的风险。在另一项研究中，研究小组提高了噬菌体杀死细菌的能力。他们对噬菌体进行了基因工程改造，使其在感染目标后，不仅能产生更多的噬菌体，还能产生称为细菌素的蛋白质。这些蛋白质能有效杀死细菌，尤其是那些对噬菌体产生抗药性的细菌。研究小组说，这些研究共同表明，噬菌体可以帮助缓解超级细菌的增多，提供更有针对性的新治疗方案。抗生素的选择性不强，好细菌和坏细菌都会被消灭。但噬菌体更像狙击手，只攻击特定的细菌。虽然噬菌体疗法在人类中广泛应用还有很长的路要走，但研究小组计划很快在临床试验中对患者进行新疗法的测试。这两项研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372771.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372771.htm

杀死细菌的病毒：哺乳动物生长的奇特“营养包”

杀死细菌的病毒：哺乳动物生长的奇特“营养包”一项新的研究表明，哺乳动物细胞可能利用噬菌体促进细胞生长和存活，这为噬菌体疗法和人类健康研究提供了新的视角。噬菌体颗粒与哺乳动物细胞相互作用。图片来源：T2Q和巴尔实验室（CC-BY4.0）噬菌体与细菌之间的相互作用众所周知，而细菌与其哺乳动物宿主之间的相互作用可导致一系列共生现象。然而，噬菌体对哺乳动物细胞和免疫过程的影响还不甚了解。研究人员正在使用经过噬菌体处理的人类组织培养细胞，以促进其生长和增殖。图片来源：巴尔实验室（CC-BY4.0）为了研究哺乳动物细胞的免疫反应如何与噬菌体相互作用以及如何通过与噬菌体的相互作用进行调节，研究人员在体外对哺乳动物细胞应用了经过充分研究的噬菌体T4，并使用荧光素酶报告器和抗体微阵列检测分析了细胞反应。不含噬菌体的上清液作为对比对照。研究人员发现，T4噬菌体不会激活DNA介导的炎症通路，但会引发一系列促进细胞生长和存活的信号通路事件。今后还需要进行研究，以确定细胞为何将噬菌体微粒作为资源，以及它们是否通过适应性进化，从这种内化中获益。作者说："这项初步研究为了解噬菌体对哺乳动物系统的影响提供了新的见解，对免疫学、噬菌体疗法、微生物组和人类健康领域具有更广泛的潜在影响。这项工作为了解噬菌体对哺乳动物宿主可能产生的额外益处提供了新的视角。鉴于越来越多地使用噬菌体疗法来治疗耐抗生素感染，这一点尤为重要。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394585.htm

科学家在地球最深的海沟发现新病毒

科学家在地球最深的海沟发现新病毒"马里亚纳海沟是地球上最深的地方，在太平洋海底的最低点下降了近11000米（36000英尺）。即使在这个深不见底、寒气逼人的深渊中，生命依然存在。"青岛中国海洋大学的海洋病毒学家王敏博士说："只要有生命的地方，就一定有调节器在工作。"在这里指的就是病毒。在最近发表于《微生物学频谱》（MicrobiologySpectrum）杂志上的一项研究中，王敏和一组国际研究人员报告说，他们从8900米（29200英尺）深的沉积物中分离出了一种新病毒。这种病毒是一种噬菌体，即在细菌体内感染和复制的病毒，而噬菌体被认为是地球上最丰富的生命形式。"据我们所知，这是全球海洋中已知分离最深的噬菌体，"王说。新发现的噬菌体能感染嗜盐单胞菌门中的细菌，这些细菌通常出现在深海沉积物和热液喷口中，热液喷口是海底喷泉状开口，释放出加热的水流。王说，研究小组对病毒遗传物质的分析表明，深海中存在一个以前未知的病毒家族，并对深海噬菌体的多样性、进化和基因组特征以及噬菌体-宿主相互作用有了新的认识。在之前的工作中，研究人员利用元基因组分析研究了感染海洋螺旋纲（Oceanospirallales）细菌的病毒，其中包括嗜盐单胞菌。在这项新研究中，王的研究小组从青岛中国海洋大学海洋病毒学家张玉忠博士领导的研究小组收集和分离的细菌菌株中寻找病毒。张的研究探索极端环境中的微生物生命，包括极地和马里亚纳海沟。这种新病毒被鉴定为vB_HmeY_H4907，对它的基因组分析表明，这种病毒广泛分布于海洋中，其结构与其宿主相似。这项研究指出了新的问题和研究领域，重点是病毒在恶劣、隐蔽环境中的生存策略--以及它们如何与宿主共同进化。新病毒具有溶解性，这意味着它能侵入宿主体内并进行复制，但通常不会杀死细菌细胞。随着细胞的分裂，病毒的遗传物质也被复制和传递。王说，在今后的研究中，研究小组计划调查驱动深海病毒与其宿主之间相互作用的分子机制。他们还在极端环境中寻找其他新病毒，"这将有助于拓宽我们对病毒球的理解，"王说。"极端环境为发现新型病毒提供了最佳前景"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385919.htm

将艾滋病毒扼杀在摇篮中新型抗病毒疗法：破解病毒保护罩

将艾滋病毒扼杀在摇篮中新型抗病毒疗法：破解病毒保护罩新南威尔士大学悉尼分校医学研究人员领导的一个国际研究小组现在掌握了这种新型药物如何将艾滋病病毒外壳推向破裂点，从而阻止病毒传播的细节。他们发现的分子机制发表在《生命》（eLife）杂志上，有助于完善和设计更有效的抗病毒疗法。艾滋病病毒将其遗传物质包裹在蛋白质外壳中，以保护病毒在进入靶细胞后将其基因组RNA转化为DNA的途中。Lenacapavir由生物制药公司吉利德科学（GiliadSciences）开发，其设计目的正是为了阻断病毒衣壳提供的这种保护。这种强效长效药物是第一种，也是迄今为止唯一一种获得批准的抗艾滋病毒疗法。与戴维-雅克博士一起领导研究小组的蒂尔-伯金教授说："囊壳在病毒生命周期的多个阶段发挥着核心作用，因此是一个非常好的药物靶点，这一概念是近几年才出现的。"通过将细胞感染研究与单分子成像相结合，研究人员展示了Lenacapavir如何破坏艾滋病病毒的生命周期。有人推测，这种药物会使囊壳变硬，从而锁住病毒，阻止它建立感染。相反，研究小组发现，经过药物强化的囊膜实际上变得非常脆弱。Böcking教授说："我们发现，这种过度稳定实际上导致了囊壳过早破裂，病毒还来不及将其RNA转化为DNA。"Lenacapavir会导致艾滋病病毒的囊膜破裂，然后才能将其遗传物质运送到宿主细胞核中。图片来源：公共卫生图片库，疾病预防控制中心在靶细胞中，囊壳会在病毒到达细胞核之前破裂，使其遗传物质暴露在宿主细胞细胞质的敌对环境中。为了研究来Lenacapavir对单个囊壳的长期影响，研究小组使用了细胞产生的非感染性艾滋病病毒样颗粒。"利用我们的显微镜装置，我们可以观察病毒外壳的完整性。通过监测载入囊壳的荧光标签的释放情况，我们可以准确地确定囊壳何时破裂，"该研究的主要作者之一沃尔什博士说。研究小组还与英国分子生物学实验室的LeoJames博士和其他同事一起研究了新的囊壳的构建过程，再现了新制作的病毒基因组拷贝被捆绑起来以便从感染细胞中释放出来的过程。他们发现，Lenacapavir在艾滋病病毒生命周期的这一阶段也破坏了囊壳的完整性，因为它加速了囊壳的构建，迫使囊壳出现构建错误。产生的畸形噬菌体无法正常闭合，也就无法保护病毒基因组免受攻击。这项研究不仅解决了关于"噬菌体靶向药物是增强还是削弱噬菌体"的争论，而且发现的机制还可用于靶向其他病毒，这些病毒通过构建噬菌体来躲避宿主的防御。"Lenacapavir比其他任何靶向囊膜的化合物都要好得多。"沃尔什博士说："我们的研究结果提供了一个非常好的蓝图，说明这种药物为何能够如此有效。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425373.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425373.htm