生物学家将窃听病毒变成细菌刺客
普林斯顿分子生物学家Bonnie Bassler和研究生Justin Silpe已经发现了一种病毒,VP882可以听取细菌对话 - 然后,就像间谍小说中的某种东西一样,他们找到了一种方法来利用它进行攻击细菌性疾病,如大肠杆菌和霍乱。
“分子生物学的Squibb教授Bassler说:”病毒检测细菌用于通讯的分子是一种全新的想法。“贾斯汀发现了这个第一个自然发生的病例,然后他重新设计了这种病毒,以便他可以提供他选择的任何感官输入,而不是通信分子,然后病毒就会按需杀死。”
病毒只能做出一个决定,Bassler说:留在宿主或杀死宿主。也就是说,要么保持在其主机内部的雷达之下,要么激活杀死序列,该序列会产生数百或数千个爆发的后代,杀死当前主机并向新主机发起攻击。
选择杀戮选项存在固有风险:“如果附近没有其他主机,那么病毒及其所有亲属就会死亡,”她说。VP882找到了一种方法来消除决定的风险:它听取细菌宣布它们在人群中,增加了当病毒杀死时,释放的病毒立即遇到新主机的可能性。“这太棒了,太阴险了!” 巴斯勒说。
Bassler也是分子生物学的主席,也是霍华德休斯医学研究所的研究员,多年前就已经发现,细菌可以相互沟通并感知彼此的存在,并等待他们在一致行动之前建立法定人数。但她从未想到病毒可以窃听这种群体感应通信。
“臭虫越来越多,”她笑着说。“另外,贾斯汀的研究表明,这些群体感应分子正跨越王国界限传递信息。” 病毒与细菌不在同一个王国 - 实际上,它们不属于任何王国,因为它们在技术上并不存在。但是,对于这种根本不同的生物能够检测和解释彼此的信号简直令人难以置信,她说。它不像敌人互相监视,或者甚至像人类与狗交流 - 至少是同一个王国(动物)和门(脊椎动物)的成员。
在找到这个跨王国窃听的第一个证据后,Silpe开始寻找更多 - 并找到了它。
“他刚刚开始了一个全新的领域,”巴斯勒说。“这个跨域通信只有一个例子的想法对我们没有任何意义。贾斯汀发现了第一个案例,然后,随着他的发现,他更深入地看了一眼,他发现了一整套病毒类似的能力。他们可能并非都在听这个群体感应信息,但很明显,这些病毒可以收听他们主机的信息,然后利用这些信息杀死他们。“
Silpe说,由于她对细菌通讯的研究,他被吸引到巴斯勒实验室工作。“沟通似乎是一种进化的特征,”他说。“听到细菌可以做到这一点 - 她的发现 - 你想到的有机体实际上能够进行交流,这真是令人兴奋。病毒甚至比细菌更简单。例如,我研究过的那种有大约70个基因。将这些基因中的一个用于群体感应非常值得注意。通信显然不是高等生物所创造的。“
一旦Silpe证明VP882正在窃听,他就开始尝试喂食它的错误信息,以便在命令上欺骗病毒 - 将捕食者变成刺客。
VP882不是第一种用作抗菌治疗的病毒。捕食细菌的病毒被称为“噬菌体”,“噬菌体疗法” - 用噬菌体靶向细菌疾病 - 是一种已知的医疗策略。但是,VP882是第一个使用窃听来知道什么时候杀死其目标的最佳噬菌体,这使得Silpe的沙门氏菌和其他致病细菌的实验首次在噬菌体治疗中使用了跨性别交流。
此外,这种病毒作为治疗工具具有巨大潜力,因为它不像典型的病毒,Bassler说。大多数病毒只能感染非常特殊类型的细胞。例如,流感病毒只感染肺细胞; HIV仅针对特定的免疫系统细胞。但是,病毒VP882具有“特别广泛的宿主范围”,Bassler说。到目前为止,Silpe仅用三种不相关的细菌进行了“原理证明”测试:霍乱弧菌(霍乱),沙门氏菌和大肠杆菌。这些疾病已经分开进化了数亿年,所以如果它们都对这种细菌刺客很敏感,那么它表明还有很多甚至更多。
Bassler将这一发现归功于Silpe。在霍乱弧菌鉴定出新的群体感应基因后,他决定在基因组数据库中搜索该基因。除了出现在一些相关菌株外,该数据库还报告说,恰好有一种病毒也具有群体感应基因。Bassler想知道它是否可能是一个毫无意义的数据工件,但是Silpe希望得到一个病毒标本并进行实验。
“他很高兴,我想,'到底是什么,给这个孩子一点绳子。如果这不能很快起作用,我们可以继续前进,'”她说。“他是一个疯狂的想法,因为从来没有,有证据表明病毒在监测细菌宿主信息,以决定是留下还是杀死。但这个实验室建立在疯狂的想法上,就像细菌互相交谈,我们有一种谋生的方式......当然,普林斯顿的科学和科学的美丽,你有足够的资源来发挥这些预感,并看看那里是否有“那里”。这一次,那里有一个很大的'那里'。“
Justin Silpe和Bonnie Bassler撰写的“主机产生的群体感应自动诱导剂控制噬菌体裂解决定因素”将于1月10日发表于Cell并于12月13日在线发布。
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