然而，噬菌体疗法面临着一个重大障碍。细菌对病毒并非毫无防备。它们进化出了自己的免疫系统，了解这些防御机制有助于科学家开发更能克服这些防御的治疗性噬菌体。
新研究现已确定了细菌识别病毒攻击的重要方式。科学家发现，一种病毒酶会切割细菌细胞内的一种关键传感器分子。这种损伤起到了警报的作用，从而激活免疫反应。这一发现最终可能有助于研究人员开发出能够避开细菌免疫防御的更有效的噬菌体疗法。
“这是细菌免疫最常见的形式之一，因此当我们最终弄清楚它时，完全是一个顿悟时刻，”犹他大学健康学院生物化学助理教授、描述该研究的论文的第一作者Sam Hobbs博士说。
研究结果发表在《科学》杂志上。
细菌对抗病毒的最后手段
该研究重点关注一种名为CBASS的细菌免疫系统。激活后，CBASS可触发一种极端的“最后手段”反应，即受感染的细菌在入侵病毒有机会扩散到附近细胞之前杀死自身。
由于激活这种防御对细菌是致命的，该系统必须能够非常精确地识别真正的病毒威胁。
Hobbs及其同事发现，这种检测过程依赖于病毒自身需要的东西。某些噬菌体会产生一种酶，这种酶成为提醒细菌受到攻击的信号。
“某些种类的噬菌体有一种叫做蛋白酶的蛋白质，可以降解其他蛋白质，”他解释道。“我们发现，来自噬菌体的蛋白酶实际上直接作用于宿主蛋白，这就是开启整个信号通路的信号。”
病毒酶拉响警报
这种形式的病毒检测与相关的抗病毒免疫系统显著不同。其中一些通路直接识别病毒遗传物质。而在CBASS中，触发因素则来自病毒蛋白对细菌宿主蛋白的作用。
“这是一种关于这些宿主蛋白如何被激活的全新机制，”Hobbs说。“我绝不会猜到它是这样运作的。”
这一发现不仅阐明了细菌如何防御噬菌体，也可能对理解人类免疫具有重要意义。
CBASS与人体内发现的一种免疫通路有关，表明这种抗病毒防御的某些方面在漫长的进化历史中得以保留。这种联系表明，该通路至少可以追溯到细菌和人类共有的共同祖先。
与人类相关的古老免疫系统
细菌也为研究人员提供了一个有用的实验系统，以研究有关免疫的基本问题。它们快速的生命周期使科学家能够快速研究免疫过程，然后在更接近人类的生物学模型中测试他们所学到的知识。
“这些系统在细菌和人类之间是保守的，这一事实表明，在整个进化轨迹中，它们一直被保留在这些不同的生物体中，”Hobbs说。“细胞在告诉我们，这是一条非常重要的通路，因为它们已经将其保留了数十亿年。这非常迷人，也是一扇了解维持对抗病毒能力的重要因素的绝佳窗口。”
这项研究以“噬菌体蛋白酶激活CBASS抗噬菌体免疫”为题发表在《科学》杂志上。
这项工作得到了皮尤生物医学学者计划、伯勒斯惠康基金、G. Harold和Leila Y. Mathers基金会、癌症研究所（CRI3996）、帕克癌症免疫治疗研究所、马萨诸塞州病原体准备联盟以及美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所（1DP2GM146250-01）的支持。内容完全由作者负责，不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。