“統治”地球超過35億年的它們，遇到了難纏的對手

毛巾用著用著莫名其妙地發臭、變色，不是材質出了問題，而是看不見的微生物在悄悄“搞事”。

作為地球上的“原住民”，微生物“統治”這個星球已經超過35億年。這些潛藏在人類眼皮底下的微生物，有的負責讓你生病，有的默默幫你消化食物……地球上高達100萬到1萬億種的微生物中，已經被描述和命名的大約只有不到2萬種。

其中有一個名叫“Acinetobacter chenhuanii sp. nov.”的新發現的不動桿菌，命名者就來自杭州。

5年前，新冠疫情暴發，生物學和生物信息學出身的陳歡決定成立一家大數據公司，專門為微生物建立知識庫。基于基因測序、鑒定到變異建立的數字化系統和風險信息，只要3秒，可以完成對微生物的風險評估。

陳歡

和地球的“原住民”

打了20多年交道

去年4月，第34屆歐洲臨床微生物學與感染病學會全球峰會（ESCMID Global 2024）上，口頭報告展示了關于“中國制藥環境中不動桿菌的多樣性和質粒驅動的碳青霉烯類耐藥性傳播”的研究。

這項研究由浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院華孝挺研究員聯合陳歡團隊完成，首次對中國17個城市的制藥生產環境中分離出的不動桿菌屬菌株進行了全面分析，并從中發現了兩個新菌種。

其中一種就是“Acinetobacter chenhua-nii sp. nov.”——這是基于陳歡在本項目的重要貢獻，團隊以陳歡的名字（chenhuan）命名。

電鏡視野下，以陳歡名字命名的微生物“Acinetobacter chenhuanii sp. nov.”。

過去的20多年，陳歡幾乎都在跟這些看不見的微生物打交道。2001年，從浙大生命科學院畢業后，他順利進入華大基因。這一年，發生了一件基因測序技術史上的標志性事件——《自然》和《科學》雜志同時發表了人類基因組工作草圖。作為當時的轟動性事件，它動用了全球6個國家的頂尖實驗室，耗時10余年完成。其中，就有來自中國的團隊——北京華大基因研究中心和中國科學院基因組研究所。

在華大基因，陳歡開始接觸基因測序技術。2年后，從華大基因離職的他選擇重新回到浙大，攻讀生物信息學博士，研究更為細分的領域：微生物基因組學。其間，作為公派生的陳歡曾前往美國加州大學洛杉磯分校學習，開展艾滋病相關的致病機制研究。

博士畢業后，陳歡在體制內從事微生物研究12年，直到2020年初疫情的到來。

3秒鐘揪出微生物界的意外來客

疫情暴發后，核酸檢測和抗體檢測作為常規檢測手段被迅速普及，也讓專業的基因測序與鑒定技術走進了公眾視野。也是這個時候，陳歡突然意識到，可以成立一家基于微生物基因測序和解讀的大數據公司，為微生物建立數據庫。

微生物主要的應用場景為制藥企業。作為特殊行業，藥品生產最關鍵的不安全因素就是微生物污染。因此，制藥行業有一套嚴格的微生物管控標準。

陳歡介紹，傳統藥企對于微生物的監測一般來說就是在實驗室里通過顯微鏡和生化實驗來判斷。一旦發現微生物污染，需要及時對微生物作出風險評估，決定是否報廢這批產品，以及向上追溯污染具體發生在哪個環節。

“評估風險的過程需要查詢很多的相關知識。”陳歡說。但往往因為數據來源復雜資料太多，很難精準獲取真實世界數據進行風險微生物的評估。

2022年，微數生物開始研發微生物的數字云平臺，相當于為微生物建立了知識庫，里面包含了微生物的基因組數據庫、監測預警數據庫、安全評估數據庫等。

通過這套系統，平臺能迅速告知藥企這個微生物是什么來頭，有沒有風險，整個過程只要3秒鐘。

如果確定有風險，還能通過大數據追溯到來自哪個生產環節的漏洞。這套系統幫藥企實現了“早發現、早跟蹤、早干預”，至今已服務近 500家藥企。

另外，微數生物開發了一套從微生物基因測序、鑒定到變異、溯源分析的方法，并成為浙江省內首家，目前也是唯一一家獲得NAS認可的微生物公司。這也意味著，藥企拿著微數生物的檢測報告，就能在全球多個國家和地區得到承認。

這項成果主要用于協助藥品、食品、化妝品及疾控等領域提供專業的微生物鑒定與檢定、污染菌庫構建及菌種變異分析等服務，并依托大數據驅動提供全鏈條解決方案。

用噬菌體打敗超級細菌

2015年,一對美國夫妻前往埃及旅游時，丈夫湯姆（Tom Patterson）突發劇烈嘔吐，最終被確診為感染了超級細菌。

回到美國后，妻子斯蒂芬妮·斯特拉西（Stefanie Strathdee）——一位傳染病流行病學家，嘗試了多種治療方法，但沒有取得顯著效果。在走投無路之際，他們決定孤注一擲，嘗試一種前沿的治療方法：將“納米小人”注入湯姆體內，以期能有效殺菌。經過不懈努力，湯姆最終奇跡般地生還。

這個“納米小人”就是噬菌體。它在地球上已經存在了數十億年，廣泛存在于自然界中。這種長得像“機器人”的微生物實際上是個病毒，具有高度特異性，它有個特殊的本領——感染細菌。

今年，微數生物正式獲批設立浙江省博士創新站，由微數生物和浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院華孝挺研究員團隊共同建立，研究方向之一就是噬菌體研究及應用。

作為一種全新的生物療法，只要找到要攻擊的病原細菌，噬菌體就會附著在它上面，把自己的遺傳物質核酸DNA注射到細菌體內，再利用細菌本身的系統，把自己復制出來，復制的數量足夠多，直到最后把病原細菌徹底裂解掉，再繼續去攻擊其他的細菌。

和湯姆一樣，當重癥病人對所有抗生素免疫的時候，靠噬菌體或許能挽回生命。

作為浙大的同門，華孝挺博士一直從事病原微生物，比如超級細菌的研究、細菌耐藥與體內進化機制研究，有著豐富的臨床科研經驗。

華孝挺說，作為一種前沿的生物療法，國際上至今對噬菌體療法還沒有配套的法規。目前主要走的是臨床試驗的方式，由研究者發起，再經相關醫療機構的倫理委員會評估和審批，才能同情給藥。

當時美國超級細菌感染者湯姆是在獲得了美國FDA緊急倫理通過的情況下使用噬菌體的。

“噬菌體真正走上臨床需要克服很多難點。”華孝挺表示，一般來說新藥在正式上市前，必須經歷反復驗證，但菌體針對的是情況緊急的病人。

“我們基于華孝挺博士的臨床需求來開發新的方案。這樣一來研發端和臨床端實現融合，實現科技成果的轉化，為臨床提供更精準的診斷和治療方案。”陳歡透露，接下來雙方還將探索噬菌體療法在食品、養殖業等領域的應用。

文 | 沈積慧

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