作者：李忆博，刘桢，罗文欣，四川大学华西口腔医学院；周丹，四川大学华西医院
噬菌体是1917 年由微生物学家Félix d′Héelle发现的一类细菌内寄生病毒，根据能否裂解宿主菌将其分为温和噬菌体和烈性噬菌体。据估计地球上噬菌体数量及种类可达细菌10倍，是地球上最丰富多样的生物实体。噬菌体的遗传物质是单链（ss）或双链（ds）的DNA或RNA，目前分离的大多为dsDNA，其外包被有衣壳，形态多有尾，有蝌蚪形、微球形和纤丝形。
噬菌体遗传物质简单，有寄主特异性，能够裂解细菌或改变其遗传物质，对人体无害，在医学研究和临床实践中得到广泛应用。在口腔医学领域，如噬菌体疗法、噬菌体展示技术（phage display technique，PDT）等噬菌体相关技术快速发展，已初步形成理论体系，促进了其在菌群调节、疾病诊断、感染治疗与预防等方面的应用。本文就近些年来噬菌体应用于口腔医学领域的研究成果进行总结和分析，并对后续该领域的发展趋势进行展望。
1.口腔环境中的噬菌体
1.1 参与构成口腔微生态
皮肤、肠道、泌尿道、呼吸道、口腔等人体组织为细菌提供了良好的栖息环境，细菌群体的活动与人体健康高度相关，一旦失衡则可能导致内环境紊乱甚至诱发疾病，噬菌体则能平衡生态系统中的细菌数。人类口腔微生态中的噬菌体主要侵染唾液、牙齿、舌、颊、硬腭、软腭、龈沟和唇内的细菌，是健康口腔和机体不可或缺的成分。1 μL唾液含约100 000个病毒样颗粒，大部分为噬菌体，包括独立噬菌体颗粒和休眠噬菌体。
噬菌体的调节作用对维持口腔菌群稳定以降低疾病风险至关重要，诸多研究将噬菌体视为与口腔菌群同等重要的口腔微生态成分，关注其受饮食、疾病、遗传等体内外因素影响情况，及其对口腔健康的改善或预警的作用。
1.2 口腔致病菌的噬菌体
集成微生物基因组/病毒（IMG/VR）数据库收录了唾液中的241种放线菌噬菌体、308种拟杆菌门细菌噬菌体、961种链球菌噬菌体、211种梭菌噬菌体、254种变形杆菌噬菌体、2种螺旋体噬菌体及若干其他口腔微生物噬菌体基因组，说明噬菌体是口腔微生态的重要组分。牙龈卟啉单胞菌、放线菌、拟杆菌等至少17种口腔固有细菌的异常代谢是牙周炎的病因；变形链球菌异常易造成
而这些细菌都能被相应的噬菌体所侵染，表明合理利用噬菌体可调节口腔菌群进而影响口腔疾病进程。此外，部分噬菌体可寄生于侵入性致病细菌如
2.噬菌体相关技术在口腔医学领域中的应用
2.1 噬菌体疗法治疗口腔疾病
调控口腔菌群平衡是治疗牙周炎、根尖周炎、龋病、粪肠球菌造成的口腔感染等多种口腔疾病的有效方法。临床常用的抗生素疗法已显示出耐药性等许多问题。而噬菌体疗法是解决细菌普遍耐抗生素的有效方案，能加强治疗效果，改善疾病预后。噬菌体疗法利用烈性噬菌体裂解宿主菌的性质，将噬菌体作为天然抗菌剂。
有尾噬菌体的尾部蛋白可特异性识别宿主菌并吸附在其表面，经穿入、装配、水解细胞壁肽聚糖、释放等步骤裂解宿主菌。而温和噬菌体通过改变细菌遗传物质影响其致病性。Chen等研究了噬菌体疗法在牙周炎治疗中的应用，总结出不同噬菌体的繁殖特征及对牙菌斑生物膜的影响，指出11种噬菌体可分别裂解7种口腔致病微生物。
此外，噬菌体疗法可预防如根管治疗、清洁、手术等开放口腔治疗后的感染，噬菌体EFDG1、PEf771、φApcm01、Aabφ01能侵入与龋病、
然而，将噬菌体疗法广泛运用于临床仍存在以下问题。①噬菌体制剂的保质期较短，不利于运输、储存和管理。②细菌胞壁上部分多糖阻止噬菌体穿入细菌，且很多细菌抵抗噬菌体的机制尚不明确，因此噬菌体疗法的效果不能保证。③噬菌体与细菌共同进化，可能引发细菌的噬菌体耐性，这将使耐药病原菌的危害更加严重。
目前，研究者试图通过改变噬菌体制剂形态，以解决液体噬菌体制剂保存运输困难的问题。Chang等对3种噬菌体制剂进行喷雾及干粉赋形以研究制剂形态对稳定性和雾化效果的影响。此类研究虽然暂未用于口腔领域，但仍给保持口腔噬菌体制剂长期稳定并在口内恢复活性带来启示。
运用温和噬菌体干预菌群是对抗耐噬菌体细菌的备选方案。通过工程噬菌体基因组研究技术将抑制细菌活动的基因整合到温和噬菌体基因组中，利用温和噬菌体侵染致病菌时再将该基因整合至致病菌基因组，从而干扰致病菌活动以治疗疾病。有学者用铜绿假单胞菌的温和噬菌体MP22、D3112治疗腹膜感染，通过噬菌体由溶原性到烈性的转换抑制细菌菌毛的蹭行（twitching）运动，可极大降低细菌的毒性。
另有研究构建了能杀灭多种致病菌的融合噬菌体，其杀菌更高效且能保留益生菌，并具有避免二重感染的特性，有望治疗多种病菌混合引起的感染。尽管一些研究表明温和噬菌体与烈性噬菌体的联合能降低细菌的耐噬菌体突变率，但天然噬菌体作为一个突变率高、进化速度快的生物类群，其应用过程中存在许多不确定的进化发展因素；而目前阶段的工程噬菌体虽然安全稳定，但随着工程噬菌体的长期使用，其未来有可能推动细菌向普遍耐噬菌体的方向进化发展。总之，当前噬菌体疗法在多种口腔疾病治疗中有良好前景，但其能被安全应用于临床治疗仍需更多验证和密切的临床监管。
2.2 PDT 在口腔医学领域中的多样应用
PDT由Smith于1985年首次报道，是分子生物学中继哺乳动物细胞表面展示技术后的重要发现之一，获2018 年诺贝尔化学奖。PDT 是将目的基因插入噬菌体基因组以改变其衣壳蛋白结构，从而高通量筛选出相应分子的配体（常为多肽）。获取目标多肽需扩增人工构建的噬菌体并从衣壳蛋白上反复淘洗后获取目标多肽，或从已有噬菌体展示文库中筛选出目标多肽，即经过多轮“吸附-洗脱-扩增”富集目标多肽。
噬菌体展示系统按照研究目的分为肽库、抗体库和cDNA库，常以丝状噬菌体、λ噬菌体、T4噬菌体和T7噬菌体为载体。PDT 特异、单克隆、高通量选择的优势决定其在疾病诊断、靶向治疗、机制研究、预后监测等领域的前景广阔。目前M13丝状噬菌体系统常用于口腔医学领域；而T7噬菌体系统不受裂解周期限制、拷贝速度快、不存在其他噬菌体系统的空间位阻问题，在极端条件（包括高温和强酸）下稳定性高，表现出在口腔医学与PDT结合领域的应用潜力。
利用PDT构建口腔微环境中的抗原、抗体及特征分子，可用于疾病标志物筛查、抗原表位展示和抗体克隆等；另外，PDT将微生物学、分子生物学、口腔医学紧密相连，形成了口腔鳞癌细胞多肽库、口腔黏膜上皮细胞cDNA文库等多个噬菌体展示文库，有助于从分子和基因水平理解复杂口腔微环境。
2.2.1 PDT 用于机制研究
PDT 已有成功用于口腔疾病机制研究的实例。Paino 等用M13-PDT扩增能与BilRI膜受体特异性结合的单链抗体片段（scFv），验证了伴放线聚集杆菌产生的白细胞介素（interleukin，IL）-1β作用于BilRI膜受体导致牙周炎形成的过程。Jaago等运用了基于PDT 的Mimotope 变异分析（mimotope- variation analysis，MVA），从口腔疾病与全身健康结合的视角阐释了冠状动脉疾病的免疫机制。
2.2.2 PDT用于疾病治疗及预防
使用PDT合成抗体时，仅需抗原结合部而非包含Fab和Fc的完整免疫球蛋白即可用于预防或治疗口腔疾病。Alam等合成了变形链球菌的抗体Fab片段，发现口服变形链球菌IgE的Fab片段即能预防龋病，相比于疫苗，这种方案避免了不良免疫事件。借助PDT治疗口腔疾病可避免Fc片段对免疫系统的调节作用及继发级联反应，可减轻副反应。
此外，PDT在治疗疾病时可合成酶、酶抑制剂、细胞因子、运载工具等多种分子，通过靶向
2.2.3 PDT的其他应用进展
有学者利用T7噬菌体系统构建了舌鳞癌细胞Tca8113 的多肽文库，利用PCR验证其文库插入率达100%，有望用于
PDT的噬菌体仅是一种展示工具，与酵母菌、哺乳动物细胞等展示工具作用类似，但其文库更大、成本更低、表达系统更稳定、周期更短、操作更易。PDT在口腔医学中的应用与临床医学研究中的思路相似，均是关注分子的快速靶向或特定蛋白的稳定大量扩增。对口腔医学的临床医生及科研工作者来说，认识和适当运用PDT有助于临床诊断和病况监测，以及探讨疾病机制。
3.结语
口腔作为人体重要的微生态系统之一，开放而易监测，为研究噬菌体相关技术及噬菌体与人体健康提供了有力支持。关注包含噬菌体在内的口腔微生态及噬菌体相关技术进展拓宽了口腔医学研究视野，为口腔疾病提供了更安全、经济的治疗手段。目前，噬菌体疗法与PDT在口腔疾病诊断、感染治疗、机制研究等方面有广泛前景，但尚处于起步阶段，噬菌体实验室使用及其药用的安全性仍有待验证。探索适合口腔的噬菌体的应用规范及体内安全性监测，将是噬菌体在口腔医学领域研究的趋势。
来源：李忆博,刘桢,罗文欣等.噬菌体在口腔医学领域的应用研究进展[J].中国实用口腔科杂志,2023,16(05):630-634.
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