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前言
下呼吸道感染会导致显著的发病率和死亡率,并且越来越多的感染由多耐药性细菌引起,特别是在囊性纤维化(CF)、医院获得性肺炎和肺移植患者中。使用噬菌体来治疗细菌感染正在获得越来越多的关注,在过去的几年里发表了大量的同情治疗病例。
近期,一篇题目为“Phage therapy for pulmonary infections: lessons from clinical experiences and key considerations”的综述发表在《欧洲呼吸综述》(European Respiratory Review)杂志上。
在这篇综述中,作者总结了近五年噬菌体治疗肺部感染的临床试验案例,并且借助已有的研究结果讨论了噬菌体治疗的关键方面、机遇和挑战,包括噬菌体配方和给药途径,与抗生素和免疫系统的相互作用,以及噬菌体抗性。今天小编就带大家回顾下本文中关于噬菌体治疗肺部感染的一些进展、经验以及挑战。
01
噬菌体治疗呼吸道感染有哪些进展?
在过去的5年里,已经报道了20项噬菌体治疗呼吸道感染的病例。其中包括12例病例报告和一个描述了15例患者的病例系列,以及2个涉及4例呼吸道感染参与者的临床试验。
值得注意的是,其中一项临床试验案例是由上海市公共卫生临床中心的噬菌体研究团队完成的。在这些案例中,大多数患者(n=8,40%)的感染源于呼吸机相关肺炎(ventilator-associated pneumonia,VAP),但也有一部分患者(n=6,30%)是在实体器官移植后发生了慢性肺部感染。其余受试者为未进行肺移植的囊性纤维化患者(n=4,20%),以及慢性脓胸和非CF支气管扩张的患者。这些临床案例中最常见的病原体是耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌(CRAB)(n=6,30%),其次是铜绿假单胞菌(n=4,20%)和无色杆菌(n=3,15%)。
对于所有的患者,噬菌体治疗是在使用最佳的抗感染治疗仍未能控制感染后,基于同情心提出使用的。
文中介绍的第一项临床试验由中国上海的噬菌体研究团队完成发表。在该项案例中,研究人员评估了通过吸入噬菌体治疗4例新型冠状病毒(COVID-19)危重患者继发性鲍曼不动杆菌肺部感染的疗效。在噬菌体筛选阶段,研究人员通过体外实验模拟噬菌体治疗后可能出现的噬菌体耐受情况,借助耐受菌株选择用于治疗的噬菌体鸡尾酒,从而抢先一步防止“异军突起”。
Aslam S等人报道了他们在3例肺移植受者中同情使用噬菌体治疗呼吸道感染的案例。其中,一例57岁的女性患者因非CF型支气管扩张导致肺移植后病程复杂,在长期抗菌药物治疗后出现继发于抗生素毒性的进行性肾功能衰竭,因此患者接受了4周的噬菌体静脉治疗(噬菌体编号:AB-PA01)。在噬菌体治疗完成后60天内均未检测到铜绿假单胞菌。虽然目标病原体没有被根除,但随后的菌株表现出抗生素耐药性改善。
Nick等人使用了一种经过基因工程改造的噬菌体鸡尾酒,用于治疗一名因肺部感染抗生素耐药性分枝杆菌而被拒绝进行肺移植的CF患者。经过一年的静脉注射噬菌体治疗后,分枝杆菌被根除,之后患者顺利接受了肺移植手术。
大多数患者(n=15,75%)接受了两种或两种以上噬菌体鸡尾酒的治疗。最常见的给药途径是单独使用静脉注射(n=7,35%)或与吸入途径联合使用(n=3,15%),还有一些患者仅通过吸入接受噬菌体治疗(n=5,25%)。另外,有一例患者接受吸入和支气管镜给药联合治疗,其他给药途径包括通过胸腔引流管胸膜给药治疗一名慢性脓胸患者和局部皮肤给药治疗一名分枝杆菌感染患者。在这些案例中,不同患者噬菌体治疗的持续时间差异很大,从2天到12个月以上(平均持续时间为28天)。
02
从已有的噬菌体临床应用中我们学到哪些经验?
2.1 噬菌体治疗的适用范围
治疗性噬菌体制剂目前仅在格鲁吉亚和俄罗斯可以商业化临床应用。在世界上其他地方,它们的使用仅限于在《赫尔辛基宣言》第37条的指导下对个别患者进行同情治疗或临床试验。关于呼吸道感染,噬菌体治疗仅在抗生素治疗无效后用于治疗急性多重耐药菌或慢性耐药性细菌感染。当患者存在抗生素不耐受时,即存在过敏或与抗生素相关的严重并发症时,也可以同情使用噬菌体进行治疗。随着全球耐药性形势日益严峻,人们对噬菌体治疗的使用越来越感兴趣,例如预防或根除多重耐药菌感染。虽然在先前讨论的案例中噬菌体治疗可以清除呼吸道病原体,但使用噬菌体预防呼吸道感染的益处仍然不清楚。
2.2 噬菌体治疗的安全性
根据最近发表的数据,在大多数情况下噬菌体治疗的耐受性良好,并且与给药途径无关。不良事件很少见,如果出现轻微的不良反应,可自我解决或者在减少剂量/中断治疗后解决。
关于呼吸道感染的治疗,据报道只有一个患者在吸入良好生产规范(GMP)级噬菌体4小时后出现了归因于噬菌体治疗的不良事件[细胞因子风暴伴发烧以及白细胞介素(IL)-6和IL-8水平升高]。然而,症状会自发地消退,细胞因子水平在24小时后也恢复正常。
2.3 噬菌体治疗方式
到目前为止,噬菌体治疗主要是经验性的探索。如表1所示,自2017年以来有文献报道的20个病例中,研究人员采用了多种给药方案。在噬菌体的选择(使用单一噬菌体或者噬菌体鸡尾酒)、噬菌体使用剂量和频率、治疗持续时间以及联合使用抗生素情况等方面有很大差异。通常根据患者的感染情况,噬菌体治疗可以通过不同的途径(包括静脉注射、雾化吸入、直接局部用药和口服)进行给药。
表1 自2017年以来报道的噬菌体治疗呼吸道感染的病例概述
目前,最佳的噬菌体给药方案仍不清楚,噬菌体治疗效果很可能受多种因素的影响,如所使用的噬菌体产品、与抗生素的联合治疗、给药途径和其他潜在感染等。因此,通过对不同给药途径进行详细的药代动力学研究,对未来临床试验的设计具有重要指导意义。
03
噬菌体临床应用有哪些关键的因素需要考虑?
基于已有的研究结果,作者总结了以下关于噬菌体临床治疗的关键考虑因素。
1)噬菌体的选择:对目标病原体有效;特征良好,没有抗生素耐药性基因和毒力因子;非溶原性/转导;
2)噬菌体制剂的制备:最好按照GMP的标准生产;无菌且无非产物噬菌体;用于注射的噬菌体制剂内毒素水平<5 EU•kg•h−2;保证生产线稳定;
3)受试者筛选:抗生素治疗无效的细菌感染;对抗生素过敏/不耐受;与患者讨论噬菌体的实验性质;告知患者治疗的潜在风险和好处;
4)给药途径:依据感染的类型和严重程度;吸入给药前测试雾化器稳定性;
5)噬菌体浓度:最高安全和耐受剂量应低于内毒素限制;
6)治疗时间:通常以临床病程为指导;
7)联合抗生素治疗:考虑测试噬菌体-抗生素的协同/拮抗作用;
8)其他注意事项:密切关注临床症状及实验室结果;出现不良事件需要系统记录;细菌分离株的连续噬菌体敏感性试验(是否出现噬菌体抗性);在感染没有改善的情况下,可以考虑进行噬菌体中和试验;考虑借助噬菌体的药代动力学来指导给药。
小结
近几年的临床研究表明噬菌体对于治疗肺部耐药性细菌感染具有很大潜力。尽管越来越多的临床经验加强了噬菌体治疗的安全性,但在未来的随机对照试验明确证明其有效性之前,它仍然是一种实验性的治疗方法。因此,还需要进一步的临床前研究来提高我们对噬菌体如何影响抗生素耐药性、与免疫系统相互作用和调节微生物群的理解。此外,未来临床试验的设计还需要有明确的目的,并且制定适当的终点,满足个性化治疗的需求。这些条件是全面揭示噬菌体治疗耐药性细菌感染潜力的关键所在。未来,在目前已有研究成果的基础上,使用新兴技术的临床前研究和精心设计的临床试验有望进一步增强我们对噬菌体治疗潜力的探索。
作者:李洁
来源:上海噬菌体与耐药研究所
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