噬菌体应用论文参考文献

159 生物技术在水处理药剂中的应用尹文静（安徽省建设工程勘察设计院， 安徽 合肥 230001）〔摘一要〕 随着科技的发展和研究的深入， 生物技术在水处理药剂中的应用越来越广泛。生物消毒、 生物表面活性 剂、 酶处理技术及噬菌体是水处理杀生剂。 在介绍微生物絮凝剂的分类， 絮凝机理及其特点后， 对微生物絮凝剂的问题进 行了阐述。 〔关键词〕 水处理药剂； 杀生剂； 微生物絮凝； 机理 〔中图分类号〕 Q5 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1009－5489 2009） （ 13－0159－02 水处理药剂是工业用水、 生活用水、 废水处理工程中所需的化 学药剂， 其主要作用是控制水垢、 污泥的形成， 减少泡沫， 减少与水 接触材料的腐蚀， 去除水中悬浮固体和有毒物质， 除臭、 脱色， 软化 和稳定水质等。目前， 我国水处理药剂的种类主要有缓蚀剂、 阻垢 剂、 杀生剂和絮凝剂， 其中缓蚀剂和阻垢剂都是有机和无机化学药 剂， 在品种和开发领域方面都已接近国际先进水平[1]。生物技术主 要应用于杀生剂和絮凝剂。 1、 生物杀生剂 水处理杀生剂主要用于控制或杀灭水中的细菌、藻类和真菌 等， 也可称为杀菌灭藻剂。 生物消毒。由于生物化工等前沿科技的发展， 生态环保型 的生物消毒技术在水处理领域里的研究和应用也愈来愈广泛。传 统的生物消毒法直接使用生物体自身进行消毒， 过程缓慢， 对细菌 芽袍一般无杀灭作用， 消毒效果难以确定， 消毒效率不高， 不利于 规模化应用， 达不到现代水处理工业中水消毒的要求。但是， 随着 一系列具有消毒活性的生物活性物质被提取出来，生物消毒法大 规模地、 经济地应用于市政水处理领域成为可能[2]。 生物表面活性剂。生物表面活性剂是一种生物体系新陈 代谢产生的双亲媒体化合物，具有良好的抗菌性能。日本 Itoh 实 验室从 Pseudomonas sp 得到的鼠李糖脂具有一定的抗菌、 抗病毒 和抗支原体的性能， Besson 实验室从 Bacillus sp. 中分离的一种脂 肽， 具有良好的溶菌和抗菌作用。 酶处理技术。微生物能产生细胞外聚合物并与细胞一起 而酶可以催化水解这些细胞外聚合物，使之变成非聚合类物质而 易于去除。酶用于杀生和处理黏泥是 20 世纪 70 年代提出的新方 法。 噬菌体。噬菌体是一种能够吃掉细菌或藻类的微生物， 它 又称为细菌病毒，它只对细菌或藻类的细胞发生作用。它依靠寄 有絮凝能力的微生物， 其中霉菌 8 种， 细菌 5 种， 放线菌 5 种， 酵母 [3] 菌 1 种 。随后， 国内外的研究有不断地的发现直接利用微生物细 胞的絮凝剂。 利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂。 如酵母细胞壁的葡 萄糖、甘露聚糖、蛋白质和 N 一乙酞葡萄糖胺等成分均可作絮凝 剂。1985 年. 等人研制了拟青霉素微生物生产的絮凝剂， 用乙酞沉淀和凝胶色谱法精制得到了称为 PF101 的絮凝剂。 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。 1991 年 K ? Toeda 和 K. Urane 从上壤中分离山一株苹兰式阴性菌——产碱杆菌 AL201， 该菌在含有蔗糖的培养基中生长并分泌絮凝物质? 和 发现一些海底蓝细菌(蓝藻)如 Pcc6720 和 J -1 能产生数 量可观的胞外絮凝体。 絮凝机理。微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子， 关于 它的絮凝机理目前提出和为人们所接受的主要有以下几种，其中 以桥联机理学说接受度最高。 桥联作用” “ 机理。絮凝剂借助离了键、 氢键， 同时结合了 多个颗粒分子， 因而在颗粒中建起 “中间桥梁” 的作用， 把这些颗粒 连接在一起， 从而使之形成网状结构沉淀下来。有实验表明， 絮凝 剂絮凝膨润土过程时， 通过测定等温线和 Zeta 电位发现絮凝剂确 实是以 “桥联方式” 絮凝的[4]。 “电性中和” 机理。水中胶体一般带有负电荷， 当带有一 定正电荷的链状生物大分子絮凝剂或其水解产物靠近这种胶粒时， 将中和其表面的部分电荷， 使胶体脱稳， 从而使胶粒之间、 胶粒与 许多实验中加入金属离子或调节 pH 即可影响其絮凝效果， 主要就 是通过影响其带电性而起的作用。 化学反应” “ 机理。生物大分子的某些活性基团与被絮凝 物质相应的基团发生了化学变化， 聚集成较大分子而沉淀下来， 通 过对生物大分子改性、 处理、 使其添加或丧失某些活性基团， 其絮 形成一层生物膜， 起到一种屏蔽作用， 使杀生剂难以向细胞内渗透。 絮凝剂分子之间易产生互相碰撞， 通过分子间作用力凝聚而沉淀。 生在叫做 “宿主” 的细菌或藻类中进行繁殖， 繁殖的结果是将 “宿主” 凝活性就大受影响。有些学者认为这些絮凝剂絮凝活性大部分依 吃掉， 此过程叫溶菌过程。噬菌体的溶菌作用不会影响生态环境， 赖于活性基团。温度影响絮凝效果，主要通过影响其化学基因活 而且由于自身能够繁殖， 用量少， 时效长， 用于防止和消除冷却水 系统中的生物黏泥。实践证明， 生物杀生剂具对人体健康无影响、 环境友好、 广谱杀菌、 使用安全方便、 成本相对低廉， 是目前相对比 较理想的消毒杀菌方法。因此生物杀生剂在市政水处理领域有比 较好的应用前景。 2、 生物絮凝剂 生物絮凝剂是利用生物技术通过细菌、真菌等微生物培养而 制成， 这种絮凝剂不仅可提高被絮物质的沉降性， 而且对环境无二 次污染。 微生物絮凝剂的分类。国外对微生物絮凝剂的研究始于 20 世纪 70 年代， 我国则起步较晚。微生物絮凝剂包括以下 3 类。 直接利用微生物细胞的絮凝剂。1976 年 J ? Nakamura 等人从霉菌、 细菌、 放线菌、 酵母菌等 214 种菌株中筛选出 19 种具 作者简介： 尹文静， 安徽省建设工程勘察设计院。 性从而影响其化学反应。 微生物絮凝剂的特点 比表面积大、 转化能力强、 繁殖迅速、 分布广。由于微生 物絮凝剂的来源广泛， 这样， 微生物絮凝剂的生产周期会非常短且 效率高。 高效无毒。 同等用量下， 与现在常用的铁盐、 铝盐和聚丙 烯酰胺相比， 微生物絮凝剂对活性污泥的絮凝效果速度最高， 而且 絮凝沉淀容易过滤。微生物絮凝剂是微生物菌体内菌体外分泌的 生物高分子物质， 属于有机高分子絮凝剂， 安全无毒。 消除二次污染。微生物絮凝剂是微生物的分泌物， 自然 不会危害它本身， 不会影响水处理效果， 且絮凝后的残渣可生物降 解， 对环境无害， 不会造成二次污染。 应用范围广、 脱色效果独特。微生物絮凝剂能处理的对 160象有活性污泥、 木炭、 粉煤灰、 墨水、 泥水、 河底沉积物、 高岭土和印 染废水等。而且， 微生物絮凝剂对悬浊液絮凝速度快、 用量少， 对 胶体、 溶液均有较好的絮凝效果， 对富含有机物的屠宰废水和血水 也有较好的去色效果。不足之处在于微生物絮凝剂的效果容易受 到有毒物质的干扰， 因此， 被处理的废水中必须无妨碍菌体生长的 因素。 问题及展望。微生物絮凝剂在处理废水方面有着突出的 优越性， 它的大规模生产和应用将有广阔的市场前景， 但是从规模 化生产和废水处理角度来看，对微生物絮凝剂的研究还存在制备 成本高、 测定絮凝剂活性的指标单一、 絮凝机理尚无明确解释、 针 对性不强等方面的问题。可以考虑从以下方面着手解决：1） （ 构建 工程菌体系； 优化原料， （2） 降低成本； 开展复合型微生物絮凝 （3） 剂研究。 （上接第 89 页） 你会乐于学习专业外语这门课程 ）A]分组讨 式， （ [ 论 [B]小组情景对话练习： 模拟学术会议、 模拟面试等 [C]实用写作： [D]轮流英语演讲 论文摘要英文简历 [E] 更多引入专业相关的外文文献， 了解专业动态 [F] 联系大 [G]其它。 学外语四六级考试 如： 调查结果中 B、 F 选项均超过了 40%。课堂上可以通过 E、 提问、 模拟面试、 模拟国际会议的议程等多种教学形式实现师生互 动， 关键在于找到本班学生乐于参与的教学形式。 3、 结语 高等院校专业外语教学仍面临一些问题需要校方、 教师、 学生 协作解决， 作为教师在授课过程中， 应当认真倾听学生与同行的建 （上接第 140 页） 面做法， “逐层渐变、 按照 柔性抗裂” 的原理进行抹 灰。其基本原理是，各构造层满足允许变形与限制变形相统一的 原则， 各层材料的性能满足随时分散和消解变形应力， 各层弹性模 量变化指标相匹配逐层渐变，外层的柔韧变形量高于内层的变形 量； 按照这一原理建立的柔性渐变抗裂体系， 能够有效地吸收和消 纳应力变形，能够解决外墙表面易出现有害裂缝的技术难题。外 墙抹灰宜待房屋结构封顶 15 天后进行， 以使墙体有一个干缩稳定 的过程， 避免日后粉刷开裂； 顶层内抹灰应待屋面保温， 隔热架空 板施工完后再进行， 以减少温差效应； 外墙抹灰宜从次顶层开始往 下， 最后抹顶层， 这对防止干缩裂缝的产生有效果。实践证明， 采 用这种抹灰工艺， 对于防止墙体开裂有非常好的效果。 4、 结论 混凝土小型空心砌块是一种新型的建筑材料，它的出现给古 （上接第 157 页） 劳动等， 每周 3 － 5 次， 每次 30 分钟 （分几次完成 3、 结论 水处理技术作为一门跨学科跨行业的综合性技术.， 将在环境 污染治理和缓解水资源矛盾中发挥它独有的和重要的作用，因而 将在未来得到相应的发展。生物技术逐渐会成为水处理剂应用中 的热点问题，我们应加大气力开发出更经济适用的微生物水处理 药剂， 使之更快的由实验室走向实际应用， 发挥其重大作用。 【参考文献】 [1]汪红， 王连军， 汪莞.绿色化学概念在水处理材料中的应用及发展状 况[J].无机材料学报， . [2] 马小杰， 杨健， 吴敏等.市政水处理消毒技术现状与进展 [J].北方环 境， . [3]刘宇程， 万里平， 陈明燕.水处理絮凝剂研究进展[J].化工时刊， [4] 王洪媛， 杨翔华.微生物絮凝剂的研究与应用进展 [J].抚顺石油学院 学报， . 议， 不断完善教育教学方法， 以行动研究促进专业外语教学， 使学 生外语能力在所学专业领域中得到应用、 巩固和拓展 [4]， 真正做到 学以致用。 【参考文献】 [1]荆雁凌.中小学教师怎样进行课题研究 （八） ——教育科研方法之教 育行动研究法.教育理论与实践， . [2] 焦述强, 陈艳. 专业外语教学的几点看法和认识 [J]. 中国地质教育， . [3]李瑞先.专业外语教学探讨[J].中国科技信息， . [4]久毛措． （下半月） ， 关于提高专业外语教学质量的探讨[J].科协论坛 . 老的砌体结构注入了新的生命力。由于它的诸多优点，已经成为 替代传统的粘土砖最有竞争力的墙体材料，而对于砌块墙体裂缝 的治理是一个系统工程， 砌块房屋裂缝问题涉及因素很多， 比较复 杂， 需要开展更深入的试验研究， 研究裂缝生产的机理， 影响因素， 探索具体薄弱部位， 只有建设、 设计、 施工、 科研、 生产、 政府管理等 部门协同工作， 共同努力， 集思广益， 墙体开裂的问题才能够得到 更好的解决。 【参考文献】 [1]砌体结构设计规范.GBJ3-88[S] [2] 文竹、 住宅建筑构造破坏预防 100 例 [M].黑龙江科学技术出版社， 2004. [3]混凝土小型空心砌块建筑技术规程.JGJ/T12004[S].中国建筑工业出 版社， 2004. tolRep， . [3] Jorgensen HL， Warming L， Bjarnason NH， How does quantitatet 也行） 。 ive ultrasound compare to dual X-ray absorptiometry at various skeletal sites in 药物补钙。 现在市场上的活性钙大多是沿用早年电解和 relation to the WHO diagnosis categories? Clin Physio，2001. l [4] DuboisEF， den Bergh JP， van Smals AG， Comparison of quanet 水解工艺， 将生物碳酸钙经高温煅炼而生成一些含钙的混合物。 其 titative ultrasound parameters with dual energy X-ray absorptiometry in pre活性原料的饱和水溶液 pH 值高 （pH>12） 对胃粘膜有刺激， ， 且其 and postmenopausal women. Neth J Med， 2001. [5] MontagnaniA，Gonnelli S，Cepollaro C，et Usefulness of bone 元素钙含量低。目前我国可用于预防和治疗的口服钙剂只有含钙 quantitative ultrasound inmanagementofosteoporosis inmen. JClin Densitom， 量较低的碳酸钙 （较好的、 常用的如盖天力咀嚼片， 含元素钙 150mg/ 2001. 片） 葡萄溏酸钙、 、 乳酸钙以及已较少用的磷酸氢钙等。 [6]Hadji P， Hars O，Bock K， Age changes of calcaneal ultrasonet 1999. 其他方面建议： （1）希望局领导能多组织大家多参加户外 ometry in healthy German women. CalcifTissue Int， [7]Landin-W ilhelmsen K， Johansson S，Rosengren A，et Calcaneal 运动， 可以增加同事之间的交流、 增深彼此间的感情， 还可以陶冶 ultrasound measurements are determined by age and physical activity. Studies 2000. 情操锻炼身体； 午间工作休息之余， （2） 各单位可组织工作人员做 in two Swedish random population samples. J InternMed， [8]MagkosF， ManiosY， Babaroutsi E， Quantitative ultrasound calet 广播操， 呼吸新鲜空气、 活动肢体， 更有利于提高工作效率； 多 （3） caneusmeasurements: normative data for the Greek population. Osteoporos 进行体质测定， 使现有的体测器材得到更充足的利用，体质测定， Int， “ 2005. [9] Vu Thuy TT，Chau TT，Cong DN，et Assessment of low bone 利国利民” 。 mass in Vietnamese: comparison of QUS calcaneal ultrasonometer and data【参考文献】 derived T-scores. J Bone MinerMetab， 2003. [1] Kanis JA， Melton LJ 3rd， Christiansen C， The diagnosis of oset [10]刘忠厚， 杨定焯， 朱汉民等.中国人原发性骨质疏松症诊断标准 (试 teoporosis. J BoneMinerRes， . 行)[J].中国骨质疏松杂志, 1999. [2] Kanis JA. An update on the diagnosis of osteoporosis. Curr

先去知网下载，研究下别人怎么写的，从中提炼出来自己的东西就可以了，不会找的话，可以去我baidu空间里看下论文的查找步骤

噬菌体在自然环境中的意义在于它们能够在宿主体内复制，从而影响细菌群落的多样性，在人体内，噬菌体的作用是保护人体免受致病菌的侵袭；海水中含有4´1030种病毒，这使其成为最大的噬菌体库；土壤噬菌体具有影响其养分循环及植物根系与细菌之间的共生关系的功能。在人工环境中，噬菌体介导细菌生长的能力可以被开发为多种用途，由于其特殊性导致它们可以轻易地被基因改造；在废水处理中，噬菌体可以用来影响现有的细菌群落，从而提高处理效率；在工业上，噬菌体的应用主要为控制食源性病原体和减少石油工业中问题细菌的数量(图1)。病毒组在农业领域的应用 最初，噬菌体疗法主要应用在医学领域，即对感染人类的相关致病细菌进行治疗。40至50年前，噬菌体疗法作为控制植物病原体的手段，在农业环境中被广泛探索。在这些试验中出现了两个主要问题: (1)病原菌产生的胞外多糖阻止了噬菌体的吸附，(2)菌株之间存在不同程度的敏感性。随着对病毒组学研究的深入，使用噬菌体疗法来控制植物性细菌病原体的生长已经被越来越多地探索。近年来，在土壤-植物(作物/蔬菜/果树)体系中引入“农业噬菌体疗法”(agricultural phage therapy)来灭活致病细菌的研究也得到了发展(图2)。显而易见，噬菌体疗法(也称为噬菌体生物防治)的一个优点便是减少了对病原体使用化学制剂，这避免了与环境污染、生态系统破坏和作物残留化学物质有关的问题。土壤“病”了，给农作物供应再多养分也没有意义，土壤微生态失衡被视为农业领域亟待解决的重要难题。青枯菌( Ralstonia solanacearum )是世界范围内最具有毁灭性的植物病原菌之一，由于其致死性和持久性强，并且具有广泛的宿主范围以及广阔的地理分布，受该菌侵袭的土壤经常发生作物减产，甚至绝收的情况，由此造成的经济损失不可估量。 Akiko Fujiwara 等研究发现溶解性噬菌体(FRSL1)对青枯菌具有生物防治作用( Akiko Fujiwara , et al, 2011 )(图3)。当然，为了提高噬菌体在生物防治中的抗菌效果，必须深入了解噬菌体生态学以及各种环境下噬菌体与宿主之间复杂的相互作用。这些噬菌体及其宿主细菌的基因组信息将有助于了解噬菌体的特性、噬菌体与细菌相互作用的历史和分子机制。 病毒组在生态环境领域的应用 从大的方面来讲，环境病毒的生态功能主要有三方面( 王光华， 2017 )(1)调控寄主群落结构。众所周知，自然生态系统中有两种主要现象调控微生物群落结构，即从底向上(Bottom-up)和从上而下(Top-down)的两个生态过程( Lenoir L,et al, 2007 and  Thomas WC, et al, 2013)。噬菌体调控细菌群落结构是一种经典的 Top-down 调控，虽然学术界意识到该调控作用的重要性，但目前对这一调控过程的研究还处于黑箱状态，已有的报道主要是针对特定噬菌体及其寄主的动态变化( Ashelford K E, et al, 2009 )，尚缺乏群落水平的研究结果。Allen( Allen B, et al, 2013 )等人以茶提取物作为噬菌体抑制剂添加到阿拉斯加土壤中，发现添加茶提取物在显著降低土壤中噬菌体数量的同时，也增加了微生物生物量和土壤呼吸速率，但该文对细菌群落结构是否产生影响没有报道。(2)直接或间接参与元素地球化学循环。病毒的这种作用体现在它的感染率、致死率、病毒的周转时间以及其巨大病毒数量上。病毒感染在引起寄主细胞死亡裂解的同时，也促发寄主细胞营养元素释放到环境中去，进而促进了元素的生物化学循环，这种由病毒介导的食物链传递方式叫做 Viral loop。有报道指出，在海洋中由病毒推动的碳环量占该生态系统碳循环总量的6%—26%( Weinbauer MG ， 2004 )。但与此相对应的土壤病毒，特别是土壤噬菌体在多大程度上促进了元素循环还未见报道。(3)作为基因水平移动的媒介。这个功能不难理解，正是病毒与寄主的共进化推动了地球生物群落不断演替，形成了如此多样性的地球生态系统( Thingstad TF, et al, 1997 )。 在调控寄主群落结构方面，通过噬菌体控制细菌宿主，并以此减缓耐抗生素细菌的繁殖，受到越来越多的关注。在与细菌共同进化了数十亿年之后，噬菌体拥有了独特的感染宿主的能力，这使其能够在对微生物群落的其他部分几乎没有影响的前提下，控制有问题的细菌。与抗生素或杀菌剂不同，噬菌体可以继续复制并感染目标细菌，因此，部分学者认为可将基于噬菌体的微生物控制应用领域扩展到生态环境保护，比如在废水处理时减缓废水处理厂(wastewater treatment Plants,WWTPs)中耐抗生素细菌(antibiotic-resistant bacteria, ARB)的扩散。通常分离的窄价(narrow-host-range)噬菌体的感染性在加入到活性污泥后就会迅速下降，而多价(broad-host-range)噬菌体在活性污泥的微观世界中增殖极快，特别是当与它们的其宿主一起加入时。Pedro等利用非致病性生产宿主(Pseudomonas putida)培养多价噬菌体(PER01和PER02)，并测试宿主噬菌体混合物在活性污泥微环境中抑制耐多药(耐内酰胺)大肠杆菌NDM-1的能力，此外，他们对窄价大肠杆菌噬菌体鸡尾酒(MER01和MER02)也进行了测试，以作为对照(图4)。研究发现在抑制耐抗生素细菌模型方面，多价噬菌体鸡尾酒(PER01和PER02)明显比窄价大肠杆菌鸡尾酒(MER01 and MER02)更有效。在实验中， β -耐乳糖大肠杆菌NDM-1的最初浓度为± log10 CFU(菌落形成单位colony-forming units)/mL，5天后，经多价噬菌体鸡尾酒处理的NDM-1浓度显著降低至± log10 CFU/mL，而大肠杆菌鸡尾酒处理后浓度为± log10 CFU/mL。由于存在替代宿主，多价噬菌体能够达到更大的密度，以增加耐抗生素细菌感染的可能性。含有blaNDM-1抗性基因且存活的大肠杆菌的比例(±)显著低于对照组(±)。因此，由非致病性宿主安全生产的多价噬菌体可以提供一种新的方法来控制废水处理厂中的耐抗生素细菌，并减缓相关耐药基因在环境中的繁殖和释放(图4)。不仅如此，Pedro等的研究结果表明，多价噬菌体可以特异性控制目标细菌，而对活性污泥的活性几乎没有影响(以耗氧量衡量)。重要的是，多价噬菌体可以利用多个宿主，因此可以避免在生产过程中需要利用病原性或难以培养的宿主。传统的窄价噬菌体必须使用细菌靶标来生产，这可能产生重大的安全问题。此外，由于多价噬菌体可以在良性宿主中产生，因此在使用前可能不需要从宿主中提纯它们(图5)，从而大大节省了资金和运营成本。与任何抗菌剂一样，噬菌体必须达到足够的浓度(即必须达到适当的噬菌体与宿主的比例，也称为感染复数(multiplicity of infection,MOI)，才能确保有效的微生物控制。然而，废水中活性污泥组成非常复杂，在感染宿主之前，噬菌体可能会因吸附污泥絮凝体、悬浮颗粒和共生菌而被去除。此外，环境压力，如太阳辐射和极端温度、盐度和pH值，也可能减少噬菌体数量和阻碍感染。总的来说，噬菌体的效价是两个相反过程的结果：生产性感染后的噬菌体复制和各种应激源引起的噬菌体衰变，表明噬菌体在增殖和抑制废水处理厂(wastewater treatment Plants,WWTPs )耐抗生素细菌(antibiotic-resistant bacteria,ARB)方面的能力仍需增强，这对于减少耐抗生素细菌对环境的排放是极为重要的。 也有研究通过对比宿主特异性性噬菌体、噬菌体鸡尾酒和多价噬菌体三者对土壤中ARPB和ARGs的抑制效果。发现在各种噬菌体处理中，鸡尾酒噬菌体对土壤和胡萝卜组织中ARPB/ARG耗散作用最显著，其次是多价噬菌体和宿主特异性噬菌体处理，但是多价噬菌体在维持土壤和胡萝卜组织中微生物群落的生态功能方面优于鸡尾酒噬菌体处理(图6) ( Ye Mao,  et al, 2017 )。病毒组在医药领域的应用 噬菌体疗法指的是将噬菌体作为生物制剂来杀灭目标细菌。溶解性噬菌体开始感染宿主时，吸附在细菌宿主表面的特定受体上，这些受体可能位于革兰氏阳性或阴性细胞壁，以及多糖胶囊，甚至附属物如菌毛和鞭毛上。噬菌体和细菌受体之间的锁钥关系通常决定了病毒能够感染的宿主范围，具有特征性的噬菌体受体的数量也在不断增加。吸附后，病毒将其遗传物质释放到宿主体内，大多数与人类病原体相关的裂解噬菌体属于尾状病毒科和微病毒科，具有双链或单链DNA基因组( Lin DM , et al, 2017 )。接下来，病毒接管细菌的复制机制，创造下一代噬菌体，复制持续到噬菌体编码的蛋白质被激活，以裂解细胞，有效地杀死宿主，并允许新合成的病毒逃逸，重新启动周期。尽管噬菌体不是活的有机体，但它们确实是动态的实体，而溶解周期是噬菌体疗法的基石。相比之下，抗生素是一种只能选择性破坏细菌某些生理过程(如蛋白质或细胞壁合成)的化学物质，和噬菌体的作用机制存在很大的差异(表1)。1915年和1917年噬菌体被发现后( O’Flaherty S, et al, 2009 )，即被提议用于治疗人类细菌感染。目前，已经证实了实验性噬菌体治疗由革兰氏阴性菌(包括铜绿假单胞菌，伯克霍尔德氏菌( Burkholderia cenocepacia )和肺炎克雷伯菌( Klebsiella pneumoniae )所引起肺炎的有效性( O’Flaherty S, et al, 2009)，动物模型也证明噬菌体可以作为注射剂来治疗全身败血症感染，而应用噬菌体治疗人类局部感染也取得了成功的结果( Rhoads DD , et al, 2009 and Wright A)。随着其在治疗中补充或替代抗生素的潜力的推进，预计未来将有更多的临床试验和多样化的应用。甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)引起的呼吸道感染可发展为致命的全身感染，噬菌体疗法有望对这些严重感染有效。在利用噬菌体对严重败血症的葡萄球菌呼吸道感染进行治疗时发现，噬菌体S130的使用总体上降低了金黄色葡萄球菌密度，并且在不同组织(例如肝，脾，血和肺)中存在显著的噬菌体复制，实验小鼠感染后6小时腹腔注射噬菌体可减轻其感染的严重程度。在肺中，噬菌体裂解可能在没有生物分子抑制的情况下发生，因为在肺中检测到显着更高的噬菌体浓度。此外，在肺支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)的噬菌体裂解实验中未观察到抑制作用。这些结果可能的解释为：金黄色葡萄球菌在小鼠模型的肺中分布不均匀，并且在肺组织的选择中存在取样偏差。而在一位左胫骨感染了XDR Acinetobacter baumannii 和 MDR Klebsiella pneumoniae的病例中，噬菌体和抗生素进行的联合治疗能有效对其症状进行控制( Ran N P ， et al, 2009 )。 人类刚刚开始扩展噬菌体的用途，尚存在一些技术上的困难( O’Flaherty S, et al, 2009and Lu TK, et al, 2011 )。例如，与将任何药剂配制成半固体剂型(如乳膏或软膏)，将噬菌体掺入转移载体中使得整个最终产品具有均匀性是非常重要的，这确保了药物的一致性。另一方面，与其他药物不同，噬菌体是依赖于其结构完整性的大型生物实体，它们的尾巴也有一定的生物功能。最近在欧洲的PhagoBurn临床试验( Jault P , et al, 2019)中观察到噬菌体结构完整性对于治疗应用是非常重要的，据报道，噬菌体治疗效果不佳，可能是由于在制备治疗敷料期间对病毒的物理损伤造成的(图7)。噬菌体给药导致某些受试者产生噬菌体中和抗体，可能也会使噬菌体治疗无法达到预期的效果。为了促进噬菌体疗法的多功能临床应用，噬菌体和噬菌体疗法的研究应旨在通过开发基于现代科学技术的下一代噬菌体疗法来克服技术障碍，在本书特别篇——噬菌体疗法中会进行详细分析。传统培养方法只能以已知的病毒为目标，很难发现新病毒，而宏病毒组的方法则结合了新一代测序技术以及随机PCR技术，能够挖掘大量未知病毒， 而且不需要分离培养，这为部分高分散、低丰度的病毒系统分析和鉴定提供了新的途径。我国拥有十分丰富的生物资源，在病毒领域的挖掘潜力极大，这对于我国的宏病毒组学研究是一种得天独厚的优势，研究人员借助宏病毒组学的方法已成功地从不同环境样本（人体、自然及人工环境）中鉴定出了多种病毒，这使人们了解到不同的病毒构成及其中间宿主的病毒携带状况，不仅丰富了病毒库，同时也增加了人们对病毒分布以及多样性的认识，进而更能有效地防治病毒的侵袭。此外，利用宏病毒组实时去监控致病性病毒及潜在致病病毒的变化情况，有助于分析新的或尚不明病原体的疾病，对快速检验突发的病毒性公共卫生事件意义重大。 未来在病毒组学方面，宏病毒基因组学将成为强力工具。目前，环境中病毒功能探索仅仅局限于序列筛选。但随着测序技术等新技术的发展，宏病毒组学足以更广泛和精确地应用在病毒相关领域。总之，宏病毒组学的发展必将突破传统技术瓶颈，在未来展现其的优势。 参考文献 Allen B, Willner D, Oechel WC, et al. Top-down control of microbial activity and biomass in an Arctic soilecosystem. Environmental Microbiology, 2009, 12(3): 642-648. Ashelford KE, Fry J C, BaileyM J, et al. Characterization of six bacteriophages of Serratia liquefaciens CP6isolated from sugar beet phytosphere. Applied and Environmental Microbiology,1999, 65(5): 1959-1965. BatinovicS, Wassef F, Knowler SA, et al. Bacteriophages inNatural and Artificial Environments[J]. Pathogens. 2019,8(3). Fujiwara A, Fujisawa M, Hamasaki R, et al. Biocontrol of Ralstoniasolanacearum by treatment with lytic bacteriophages[J]. Appl Environ Jun;77(12):4155-62. Gordillo Altamirano FL, BarrJJ. Phage Therapy in the Postantibiotic Era. Clin Microbiol Rev. 2019 Apr;32(2)pii: 32/2/e00066-18. Jault P, Leclerc T, Jennes S,et al. Efficacyand tolerability of a cocktail of bacteriophages to treat burn wounds infectedby Pseudomonas aeruginosa (PhagoBurn): A randomised, controlled, double-blindphase 1/2 trial. Lancet Infect. Dis. 2019, 19, 35–45. Lenoir L, Persson T, BengtssonJ, et al. Bottom–up or top–down control in forest soil microcosms? Effects ofsoil fauna on fungal biomass and C/N mineralization. Biology and Fertility ofSoils, 2007, 43(3): 281-294. Lin DM, Koskella B, Lin . Phage therapy: an alternative to antibiotics in the age of multi-drugresistance. World J Gastrointest Pharmacol Ther 8:162-173. Lu TK, Koeris MS. The nextgeneration of bacteriophage therapy. Curr Opin Microbiol 2011; 14: 524e31. Matsuzaki S, Uchiyama J,Takemura-Uchiyama I, Daibata M. Perspective: The age of the phage. Nature. 2014May 1;509(7498):S9. pii: 509S9a. O’Flaherty S, Ross RP, CoffeyA. Bacteriophage and their lysins for elimination of infectious bacteria[J].FEMS Microbiol Rev 2009; 33:801e19 Ran NP, Daniel G, Ayman K, etal. Successful Treatment of Antibiotic-resistant, Poly-microbial Bone InfectionWith Bacteriophages and Antibiotics Combination[J]. Clinical InfectiousDiseases, 2019(11):11. Rhoads DD, Wolcott RD,Kuskowski MA, Wolcott BM, Ward LS, Sulakvelidze A. Bacteriophage therapy ofvenous leg ulcers in humans: results of a phase I safety trial. J Wound Care2009; 18:237e43 Thomas W C, David W G S,Stephen M T, et al. Top-down control of soil fungal community composition by aglobally distributed keystone consumer. Ecology, 2013, 94(11): 2518-2528. Thingstad TF, Lignell models for the control of bacterial growth rate, abundance,diversity and carbon demand. Aquatic Microbial Ecology, 1997, 13(1): 19-27. Ye Mao, Sun Mingming, HuangDan, et al. A review of bacteriophage therapy for pathogenic bacteriainactivation in the soil environment. Environment International, 2019, 129:488-496. Yu P, Mathieu J, Yang Y,Alvarez PJJ. Suppression of Enteric Bacteria by Bacteriophages: Importance ofPhage Polyvalence in the Presence of Soil Bacteria[J]. Environ Sci May 2;51(9):5270-5278. Wright A, Hawkins CH, AnggardEE, Harper DR. A controlled clinical trial of a therapeutic bacteriophagepreparation in chronic otitis due to antibiotic-resistant Pseudomonasaeruginosa; a preliminary report of efficiency. Clin Otolaryngol 2009; 34:349e57. Weinbauer MG. Ecology ofprokaryotic viruses. FEMS Microbiology Reviews, 2004, 28(2), 127-181. 王光华.掀开土壤生物“暗物质”——土壤病毒的神秘面纱[J].中国科学院院刊,2017,32(06):575-584.