英國廣播公司(BBC)和美國有線新聞網(CNN)曾經報道過這麼一個故事:加州大學聖迭戈分校的湯姆·帕特森博士(Dr.Thomas Patterson)在埃及度假期間,突然胃痙攣嘔吐,他認為自己可能食物中毒了,吃點抗生素便好。可是,抗生素吃下去不起作用,病情反而愈見嚴重,且出現背痛,醫生給他做了電腦斷層掃描(CT Scan),發現根本不是食物中毒。檢查發現湯姆的腸道有一個柚子般大的囊腫,醫生診斷是受到一種名為「鮑氏不動桿菌」(Acinetobacter baumannii)的細菌感染。這種細菌是一種超級病原體,世界衛生組織(WHO)將之列為最危急一級的細菌之一。不久,湯姆便出現敗血性休克,生命危在旦夕。
湯姆經過治療終於康復,這得歸功於他有一位傳染病流行病學家的好妻子斯蒂芬妮(Dr. Steffanie Strathdee),她推動了一場噬菌體(bacteriophage或phage)消滅超級惡菌的治療,成功救回她的丈夫。
研究噬菌體治療引入香江
香港中文大學生物醫學工程學系毛傳斌教授領導的賽馬會「師法自然精準醫學工程」創科實驗室,擅長把自然物轉化為精密醫學工具,以應對癌症等疾病的挑戰。毛教授接受傳媒訪問,解釋怎樣利用噬菌體對付超級細菌、研發檢測疾病生物標記的高靈敏度探針,以及研發靶向和破壞乳腺腫瘤的高效藥物。
他說,噬菌體是一種普遍存在的病毒,特點為專以細菌為宿主。最為人熟知的噬菌體,是以大腸桿菌為宿主的T2噬菌體。
跟其他病毒一樣,噬菌體也是由蛋白質外殼包裹的遺傳物質,大部分噬菌體還長有「尾巴」,用來將遺傳物質注入宿主體內。噬菌體的外形有的似蝌蚪,有的則為線形或微球形,是一種以細菌宿主的寄生病毒。
記住了這一點,噬菌體的抗菌原理就很簡單:噬菌體進入細菌內部寄生,然後不斷自我複製,直至細菌爆裂解體,噬菌體便從已死亡的細菌中釋放出來,再重覆「寄生─複製」的過程。
病毒可幫助運送標靶藥
毛教授將噬菌體比喻為表面包裹着去氧核醣核酸(DNA)的「箭」,透過改造DNA,可培養出多態序列的「箭頭」(端部)。由於每種細菌均有對應的噬菌體序列,若將100萬支不同多態序列的「箭」射向目標細胞或組織,便可透過其反應去識別細胞中的分子,分辨腫瘤組織,達至檢測癌症的作用。
毛教授表示,噬菌體也可將藥物帶進腫瘤組織,進行靶向治療和破壞乳腺腫瘤。例如將噬菌體放入血液中,會感染細菌並進入細菌,噬菌體通過不斷複製,最後大量噬菌體會衝破細菌壁,把細菌殺死。
毛教授指出,噬菌體以發酵方式培養,比化學試劑更環保,成本亦較低。研究人員亦可透過基因微調噬菌體的性質和功能,達到更精確準效果。
他強調,研究證實,噬菌體對人體和動物的正常細胞無害,又可與非生命材料組合,例如光學和電學的物理材料,使之同時具有生命和人工合成材料的特性。
配合納米科技拓噬菌體應用
回到文章開篇的故事,毛教授也同意噬菌體目前最大應用於研發抗生素以外的療法,對抗「超級細菌」。噬菌體也可應用於「飢餓療法」來對抗惡性腫瘤,即透過抑制有助血管生長的蛋白質,令腫瘤細胞缺乏養分死亡。
毛教授補充,噬菌體亦可用於疫苗預防疾病、配合納米科技用作生物醫學成像、組織再生等,例如與幹細胞一同加入3D打印材料,植入骨頭組織中促進再生。
目前,毛教授及其團隊正在研發檢測疾病生物標記的創新試劑盒等、治療轉移性癌症和對付超級細菌的方法,以及輸送精準治療藥物的技術等,以拯救各地病人的生命健康。
成立創科實驗室置千萬元設備
「師法自然精準醫學工程」創科實驗室是賽馬會慈善信託基金捐助中大4970萬港元成立的5個賽馬會創科實驗室之一。實驗室配備培養噬菌體的設備。記者參觀所見就有高速離心機、搖床、生物安全櫃等,總值千萬元。毛傳斌教授表示,實驗室的目標是5年內完成基礎研究,之後5年盼將技術轉化成臨床使用產品。
毛傳斌教授1997年獲獲東北大學博士學位,1997至1999期間,於清華大學從事博士後研究,並先後擔任講師和副教授。2000年初,為美國田納西大學(University of Tennessee at Knoxville)訪問學者。2005年受聘為奧克拉荷馬大學(University of Oklahoma)化學和生物化學系的助理教授,2010年為該校終身副教授,2011升為終身正教授。
毛教授現為中大生物醫學工程學系教授、賽馬會「師法自然精準醫學工程」創科實驗室總監,研究領域集中在噬菌體展示技術、生物分子材料、細胞─材料相互作用、細胞工程、組織工程、生物納米技術和納米醫學等。