工程噬菌体——病毒来帮忙.pdf
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1、科技大爆炸体工利病毒来帮花崔罗石一听到“病毒”这个词,很多人都会联想到疾病或毒素等令人恐惧的事物,新冠病毒、埃博拉病毒、艾滋病病毒,都是些臭名昭著的家伙,这些小到连用普通显微镜都看不见的小玩意儿能对人类的健康造成巨大的伤害。所以,很多人会觉得,跟病毒沾上边儿,准没好事!然而事实并非如此,虽然很多病毒确实称得上是人类的“敌人”,但其实大部分病毒都能和人类和平相处,甚至有些病毒还对人类有益。2023年6 月,世界经济论坛发布了2 0 2 3 年十大新兴技术报告,评选出了目前最有可能对世界产生积极影响的十大技术,其中一项就和病毒有关一一工程噬菌体设计。初步认识工程噬菌体从某种角度上来说,病毒是一类很
2、“专一”的生物,它们对自己的宿主非常挑剔,基本上只会选择某一类甚至某种特定的生物作为自己攻击的对象。而噬菌体就是一类病毒,但和我们熟悉的那些不同,它们对人类不感兴趣,只喜欢伤害另一类名声不太好的生物虽然大部分人从来都没见过噬菌体,但它们却是世界上数量最多的生物,总数达到了10 3 1,甚至比其他所有生物的总数刀一一细菌。还要多。地球上到处都有噬菌体的踪迹,空气里、土壤里、海洋里,甚至人的身体里,都有不计其数的噬菌体。这类长相酷似外星生物的细菌“杀手”每天孜孜不倦地攻击着不同的细菌,可以说细菌跑到哪里,噬菌体就“追杀”到哪里。5头部颈环所谓敌人的敌人就是朋友,既然噬菌体是细菌的天敌,而很多致病细
3、菌又是我们人类的敌人,那我们为什么不想办法和噬菌体达成合作,共同对付细菌呢?这倒是个好想法,但实施起来却有些难度。首先,噬菌体又不是人,它们只是由蛋白质外壳和遗传物质组成的极其简单的生物体,连细胞结构都没有,你怎么跟它们交流?其次,这些噬菌体都非常“挑食”,虽然都以细菌为攻击对象,但不同的噬菌体有自己“喜欢”的细尾鞘尾丝菌种类,不是你让它攻击谁,它就攻击谁。此外,有些噬菌体虽然也会攻击细菌,但不会轻易杀基板死它们,而是像寄生虫一样利用细菌,这种噬菌体被称为温和噬菌体。反之,会快速导致细菌死亡的噬菌体叫烈性噬菌体。想和这些温和噬菌体合作就更麻烦一点儿。再加上还要考虑安全性、普遍性等一系列问题,所
4、以虽然这个想法挺好,但实施起来却有着重重困难。科学家“面试”了很多噬菌体,却依然没有找到非常满意的合作伙伴。噬菌体结构图温和噬菌体与烈性噬菌体根据噬菌体和宿主细菌之间相互作用的差异,噬菌体可以分为温和噬菌体与烈性噬菌体。6温和噬菌体温和噬菌体侵入细菌后,其遗传物质会附着并整合在宿主染色体上,和宿主细菌的核酸同步复制,不引起宿主细菌裂解。温和噬菌体可以长期潜伏,“伺机而动”,具有很大的改造潜力烈性噬菌体烈性噬菌体侵入宿主细菌后,很快就能引起宿主细菌裂解,这一系列过程包括吸附、核酸侵入、增殖、细菌裂解以及子代噬菌体的释放。烈性噬菌体是目前解决耐药问题最常用的工程噬菌体近些年来,随着生物学的快速发展
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