访谈人：本报记者　章勇

　　记者：噬菌体属于一类具有感染和杀死细菌能力的病毒，具有特异性，这种特异性产生的机制是什么？

　　童贻刚：噬菌体感染细菌非常特异，一个噬菌体一般只能感染一种细菌，甚至只能感染一种细菌中一部分，这导致它的使用很受限。事实上所有的病毒感染宿主的模式都大同小异，一种病毒一般只能感染一种宿主。就像新冠病毒只能感染人，它要感染其他动物很难。再比如说乙肝病毒、丙肝病毒也只能感染人，其他动物几乎都不感染。一个噬菌体也只能感染一种宿主细菌，换一种宿主细菌它就不能感染。比如大肠杆菌的噬菌体只能感染大肠杆菌，不能感染金黄色葡萄球菌。

　　导致噬菌体感染特异性的因素有很多。噬菌体感染细菌时，感染过程包括了主要几个阶段：首先是入侵，就是它要吸附到细菌上，然后要把DNA注射进宿主细胞，之后DNA要进行复制，DNA复制完之后要进行转录，转录之后要进行翻译。翻译成的蛋白有两大类，一类是形成噬菌体本身的蛋白，这类蛋白叫做结构蛋白。还有一类蛋白叫做功能蛋白，包括帮助噬菌体复制、调控噬菌体基因表达、降解宿主DNA让其不再表达宿主自己的基因。等到它完成复制、转录和翻译等过程后，就开始包装形成噬菌体颗粒。然后，这些子代从细菌里裂解出来，释放到环境中，准备下一轮感染。这样就完成了噬菌体的一个生命周期。在噬菌体完成一个生命周期的过程中，很多环节都需要宿主提供酶和底物以及能量，包括核苷酸、氨基酸、核糖体、tRNA等物质，噬菌体生命过程中的每个环节都离不开细菌。如果某些细菌不能满足噬菌体复制所有环节的需求，细菌就不能支持噬菌体生长，噬菌体即使能够入侵细菌细胞，如果噬菌体的基因表达得不到细菌胞内环境的足够支持，最后也不能产生感染性的后代。所以说，噬菌体感染细菌实际上是非常受限制的，这些就导致了一种噬菌体往往只能感染一种细菌这样的特异性。

　　上述提到的噬菌体感染的各环节对宿主细菌的各种原材料和复制体系需求决定了每种噬菌体只能感染特定的细菌，此外还有一些机制决定一个噬菌体只能感染一个细菌中的特定的菌株，这些因素主要分类两大类，一类是细菌表面的各种结构不同的受体，这些结构不同的受体就像不同的锁芯，噬菌体的尾丝蛋白具有识别细菌受体的结构，该结构就像一把钥匙，如果能和细菌表面的锁芯匹配，则可以吸附并入侵到细菌细胞中，否则就不能感染。这种尾丝蛋白（钥匙）和细菌表面受体（锁芯）之间的关系决定了噬菌体对细菌具有很强的特异性。此外还有一种机制决定了噬菌体感染细菌的特异性，那就是细菌进化出的对抗噬菌体的免疫系统，比较典型的细菌免疫系统包括修饰限制系统、CRISPR系统、流产感染系统，这些系统都具有很多种变化形式（比如针对不同的DNA序列），如果某个噬菌体不巧含有某些免疫系统的识别靶标，那么细菌就可以对这个噬菌体产生免疫从而导致该噬菌体不能形成感染。

　　噬菌体感染细菌特异性的问题，一方面使得噬菌体治疗极其安全，所有噬菌体绝对不会导致感染范围扩大，从而有效保护了微生态菌群。噬菌体更不会感染除细菌之外的任何动植物，因此噬菌体治疗具有极高的安全性。另一方面，这种特异性也要求噬菌体治疗需要进行个性化配方制备，从而导致噬菌体治疗的成本提高。噬菌体在动植物应用方面比较有优势，因为动植物生病往往会波及数量巨大的群体，如果使用噬菌体控制感染，由于噬菌体本身的复制放大特性，可以用很少的噬菌体实现大范围的细菌防控。