细菌耐药性问题日益严峻,导致耐药细菌感染患者的发病率、病死率和相关医疗费用大幅上升。
噬菌体是能够特异性感染细菌的病毒,可用于耐药细菌感染的治疗[
为规范和促进噬菌体临床应用,中国噬菌体研究联盟、中国生物工程学会噬菌体技术专业委员会、中国微生物学会医学微生物学与免疫学专业委员会组织国内噬菌体研究领域相关的基础和临床一线专家共同撰写《噬菌体治疗中国专家建议》。当前,由于噬菌体治疗在我国仍处于研究者发起的临床试验阶段,所以本文总结并起草了基于噬菌体治疗临床试验框架下的专家建议。
1.有明确的病原菌感染依据的细菌性肺炎、膀胱炎、细菌性上尿路感染、伤口感染、脓腔感染、骨感染、人工支架或移植物感染。
2.病原菌为常见的耐药菌(如肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、屎肠球菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、嗜麦芽窄食单胞菌等),且有可裂解这些病原菌的噬菌体库。此外,如有尚未建立噬菌体库的非常见病原菌感染,需要从头筛选新噬菌体,患者所需等待时间可能较长。
3.病原菌为多重耐药、泛耐药、全耐药的细菌,或敏感抗菌药物治疗超过1个疗程而无法治愈,或因患者自身原因对敏感性抗菌药物使用受限(如过敏、药物器官毒性等问题)。
4.患者出现以上耐药菌感染,且能前往可开展噬菌体治疗临床试验的医院就诊。
出现以下情况之一则不应行噬菌体治疗:①未配型到有效的噬菌体;②无可行的噬菌体给药途径,或对给药途径(雾化吸入、置管、灌注、湿敷)有禁忌证;③患者拒绝接受噬菌体治疗。
出现以下情况时患者不宜行噬菌体治疗,除非经临床评定,患者除噬菌体治疗外无其他可行的抗菌治疗手段,如生命体征(体温、心率、血压、呼吸)不稳定、进展性癌症、严重免疫系统紊乱、代偿或者失代偿肝功能障碍。
1.应为严格的裂解性噬菌体,而非溶原性噬菌体。
2.应选择遗传背景清晰的天然噬菌体(基因组序列和易感细菌种类),也可选择基因工程改造后的噬菌体[
3.应通过双层琼脂平板法、液体杀菌曲线法等进行裂解性噬菌体配型,根据配型结果(噬菌斑形态、杀菌曲线等)结合噬菌体自身特点(形态学、基因组等)选择治疗用的单种噬菌体或噬菌体鸡尾酒制剂。
噬菌体制剂应包装完整,无肉眼可见的浑浊、沉淀、絮状物等。
噬菌体制剂对扩增宿主细菌的杀菌效价不低于1×107 PFU/mL[PFU为噬斑形成单位(plaque forming unit)]。
噬菌体制剂应通过无菌检测。
噬菌体制剂所含内毒素残余量应不超过250 EU/107 PFU。
噬菌体制剂于4 ℃保存,保质期应不低于6个月。
由接诊医师或临床研究协调员(clinical research coordinator, CRC)对患者进行评估,具体流程如下。
病原菌培养阳性是噬菌体治疗的首要条件,患者痰液、脓液、支气管肺泡灌洗液、尿液等均可用作细菌分离培养。对分离获得的菌株,需做抗菌药物敏感试验以判断耐药性和指导临床抗菌药物应用。
通过双层琼脂平板法、液体杀菌曲线法等对病原菌进行裂解性噬菌体配型。
根据患者病史、病原菌培养和药物敏感试验结果、噬菌体配型结果等信息进行适应证和禁忌证评估。若符合适应证,且不符合禁忌证,则进入签署知情同意和噬菌体治疗程序。若不符合适应证或符合禁忌证,则暂无法进行噬菌体治疗。
由于个体化噬菌体治疗仍处于临床试验阶段,需对患者及其法定监护人进行充分的知情同意,实施噬菌体治疗前应将治疗目的、风险、注意事项及可能发生的并发症等情况告知患者及其家属,并签署知情同意书。
噬菌体治疗前,需结合患者自身情况及疾病种类进行治疗前准备和治疗方案制订。治疗方案应包含噬菌体制剂的选择、给药剂量、递送方案、噬菌体治疗和随访期间的安全性与有效性评估指标和评估方案。
根据针对患者病原菌的噬菌体配型结果(噬菌斑形态、杀菌曲线等)结合噬菌体自身特点(形态学、基因组等),选择治疗用的噬菌体或噬菌体鸡尾酒制剂。测定每一株治疗用噬菌体裂解患者病原菌的效价合格。
根据噬菌体治疗方案,使用质检合格的噬菌体或噬菌体鸡尾酒制剂对患者进行治疗。
根据噬菌体治疗方案,对治疗前后时间节点的病原学、感染指标、临床症状和安全性指标进行采样、检测、观察和分析。
噬菌体治疗前后应观察患者耐受情况,并及时记录和处理可能出现的不良反应。
针对局部感染可单独使用噬菌体治疗,对于全身感染或局部感染继发全身感染,噬菌体治疗可作为辅助治疗手段,在使用抗菌药物治疗的同时进行噬菌体治疗。
1.根据治疗前后的细菌培养结果和临床指标变化判断噬菌体治疗效果(细菌是否清除、细菌数量变化、临床症状的改善等)。
2.若患者未达到临床试验设定的终点指标或发生其他细菌感染,可选择出组,或重新进入新一轮评估和噬菌体治疗流程。
3.根据治疗过程中或治疗后的不良反应进行评估,并分析与噬菌体治疗的相关性。
在微生物实验室对患者感染部位样本进行转种、纯化、鉴定,经临床医师判读检验结果,明确致病细菌。如果在平板上无法区分单菌落,应先用三线法接种培养后再挑取单菌落进行细菌鉴定。
挑取1个单克隆进行液体接种培养,至对数期。如果平板上的单克隆区分度不佳,为节约时间,可根据细菌形态小心挑取3个单克隆同时液体接种培养至对数期。如发现细菌接种12 h后培养液还未浑浊,则不能进行噬菌体配型,需重新接种细菌。
根据不同致病菌制备合适的培养基,先在固体培养基平板上标记患者信息及噬菌体编号,取600 μL对数期菌液与15~20 mL 50 ℃融化态的0.5%半固体培养基混匀,制备双层琼脂平板。使用多道移液器吸取2 μL不同的噬菌体液,点在双层琼脂平板上。加样完毕后,将平板盖好,平放于生物安全柜内,待平板上的噬菌体液吸收后,再将平板倒置,置于37 ℃培养箱中培养。
根据病原菌生长速度,培养4~12 h后查看噬菌体配型结果,摄片记录并填写《噬菌体配型报告单》。
应选择噬斑透亮且较大(噬斑直径超过5 mm)的裂解性噬菌体进行质检。如果没有配型到此类噬菌体,也可选择透亮但噬斑较小的噬菌体,不选择噬斑模糊的噬菌体。此外,还需要通过噬斑形成效率试验,检测噬菌体裂解患者来源病原菌的效价[
对于研究者发起的临床试验,鉴于成本、体量和可行性因素,可由研究者在实验室进行噬菌体扩增和内毒素去除等步骤,最后在符合良好操作规范(good manufacturing practice,GMP)要求的无菌车间内进行过滤除菌和分装[
推荐采用双层琼脂平板法进行噬菌体扩增,根据扩增宿主细菌的生物安全级别选择对应生物安全实验室进行操作。具体操作步骤:取100 μL噬菌体与300~400 μL对数生长期菌液混匀,静置5~10 min后加入到冷却至50 ℃左右的0.5%半固体培养基中,混匀后铺双层平板,倒置于37 ℃恒温培养箱中过夜培养。第2天刮取已透明的上层半固体培养基于10 mL SM缓冲液中,4 ℃静置12 h,充分释放噬菌体。离心去除未裂解细菌和细菌碎片,上清液经0.45 μm滤膜过滤,采用截留相对分子质量为100 000的透析膜在5 L 0.9%氯化钠溶液(生理盐水)中透析3次,即为噬菌体粗提液。
采用阴离子交换柱对噬菌体原液进行净化,去除内毒素。具体操作步骤:首先使用超纯水冲洗蛋白纯化仪的各个管路,使用强阴离子交换填料填充层析柱,并装机。然后将制备好的噬菌体粗提液进行上样,采用PBS低盐溶液(150 mmol/L氯化钠溶液)进行洗杂。最后使用高盐溶液(20 mmol/L Tris-HCl缓冲液,2 mol/L氯化钠溶液)进行等度洗脱,根据洗脱峰图收集噬菌体富集的洗脱液。将收集的洗脱液经0.45 μm滤膜过滤,采用截留相对分子质量为100 000的透析膜在生理盐水中透析3次,即为噬菌体纯化液。采用双层琼脂平板法测定噬菌体纯化液的效价,效价需≥1×107 PFU/mL方可进入GMP环境进行净化和包装。
在符合GMP要求的无菌车间内,噬菌体纯化液在安全柜中经0.22 μm滤膜过滤后,按照5 mL/瓶分装于预先贴好标签的塑料旋盖瓶中,使用压膜机封膜后拧紧旋盖,塑料袋封装。每批产品留样至少6个月以供追溯。噬菌体制剂可在常温下进行运输,随后尽快置于4 ℃保存,6个月内使用一般不影响疗效。
核对待测噬菌体制剂的编号、生产批次等信息,肉眼观察制剂是否透明澄清,是否有异物杂质等。噬菌体制剂应包装完整、信息明确,液体呈无色透明或淡黄色,无浑浊、沉淀及絮状物。
噬菌体制剂拆封后,取200 μL涂布于哥伦比亚血平板,37 ℃培养箱倒置培养48 h,在24 h和48 h两个时间点分别观察是否有菌落长出。无细菌生长则判读为噬菌体无菌质控合格。
采用噬斑形成效率试验检测噬菌体制剂对细菌的效价。将细菌单克隆或悬液接种到3 mL液体培养基中,于37 ℃、200 r/min振荡培养至对数生长期。取300 μL的对数期宿主菌加入5 mL 50 ℃已溶解的0.5%的上层半固体培养基,混合均匀后,铺双层平板,静置,待培养基凝固。取噬菌体制剂100 μL进行10倍梯度稀释,稀释7次。在平板上依次点样,每个稀释度样本量为2 μL,待点样液体晾干后,放入培养箱中,37 ℃静置培养6 h或过夜。计算噬菌体的效价:噬菌体效价(PFU/mL)=噬斑个数×对应的稀释倍数×500 PFU/mL。噬菌体制剂的效价应≥1×107 PFU/mL。
使用鲎试剂内毒素检测试剂盒检测噬菌体制剂(非静脉使用)的内毒素含量,内毒素含量应<250 EU/107 PFU。
出具噬菌体效价、内毒素含量合格和无菌检测合格报告单。
在对患者进行噬菌体治疗前,使用患者来源的病原细菌对每一株治疗用的噬菌体进行杀菌效价检测,检测方法同上述"3.效价检测"。通常,对患者病原细菌的杀菌效价≥1×107 PFU/mL的噬菌体制剂方可用于治疗,或者组成噬菌体鸡尾酒制剂进行治疗。
我国研究团队对呼吸系统、泌尿系统、创腔、皮肤等局部感染的噬菌体治疗已有较为成熟的治疗体系,总结成为标准化操作流程(standard operating process,SOP),可安全、高效地开展噬菌体治疗。其他感染类型(脓毒症、前列腺炎、骨髓炎、鼻窦炎、中耳炎、骨感染等)的噬菌体治疗经验尚不丰富,需要在临床试验过程中由噬菌体专家和相关科室临床医师共同制订治疗方案,积累经验,待SOP完善后,将另行公布。
①根据患者病情,可直接进行噬菌体雾化治疗[
注意事项和观察指标:
①噬菌体治疗前及治疗后的第1、3、5、7天采集痰液或肺泡灌洗液样本进行细菌学培养,记录痰液性状(痰液量、黏稠度、颜色等)。其中第1、3、5天若仍检出目标细菌,则增加药物敏感试验、噬菌体裂解谱试验。
②若噬菌体治疗后4 h内出现发热的状况,则需采用物理降温,或酌情使用药物对症处理[如吲哚美辛、对乙酰氨基酚、布洛芬等非甾体类抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)]。同时,建议进行血培养,并检测血液中内毒素含量及炎性标志物。
③检测患者治疗前及治疗后1~7 d的血常规、降钙素原、ESR、CRP等指标,情况允许时可进行胸部CT或胸部X线等影像学检查。
④记录患者临床感染症状、生命体征的变化。
⑤对于急性呼吸道感染患者,2次的噬菌体雾化可有效清除目标病原体,但也存在耐受菌或异质性耐药菌,导致病原体不能被彻底清除。故需要根据检验结果和病情进行综合判断是否需要第2轮噬菌体治疗。
⑥对于慢性呼吸道感染伴随肺部生理结构破坏的患者,如慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、肺纤维化伴慢性感染患者,在有敏感噬菌体且患者使用噬菌体没有出现不良反应的前提下,应适当增加治疗次数、延长治疗时间(10~30 d,根据检验结果调整治疗疗程);在噬菌体制剂符合静脉注射标准时,可静脉注射噬菌体治疗,且内毒素含量需<5 EU/(kg·h)。
尿路感染主要分为下尿路感染和上尿路感染。下尿路感染包括膀胱炎、尿道炎,可经导尿管膀胱灌注进行噬菌体治疗,而上尿路感染,如肾盂肾炎、输尿管炎,可经输尿管逆行插管肾盂灌注,或经皮肾盂造瘘引流管灌注进行噬菌体治疗。
经导尿管膀胱灌注:①通过导尿管将膀胱内的尿液尽可能排出。②治疗前估算患者膀胱有效容量,根据患者膀胱容量,应用林格液稀释1组噬菌体制剂鸡尾酒,制剂体积略小于膀胱容积。也可灌注50 mL噬菌体稀释液,然后让患者多饮水,充盈膀胱。③经导尿管灌注噬菌体制剂,拔除导尿管后憋尿30 min,然后由患者自行排出;若留置导尿管,可夹闭导尿管30 min,然后排空尿液。④每隔12 h重复灌注1次,连续治疗6次,本轮治疗结束[
经输尿管逆行插管肾盂灌注:①首先用噬菌体制剂鸡尾酒膀胱灌注治疗2 d(4次)。②从第3天(即第5次)开始,将噬菌体鸡尾酒稀释至200 mL,在膀胱镜下分别逆行置输尿管支架管至双侧肾盂水平,留取双侧肾盂内尿液(标记左、右),送细菌培养和药物敏感试验。③排空膀胱内尿液后,退出膀胱镜,双侧输尿管支架管引出体外,并留置导尿管,患者保持平卧位,臀部垫高。④使用5 mL注射器经输尿管支架管向肾盂内缓慢推注,共推注100 mL左右,推注过程中需询问患者是否有腰部不适症状。推注结束,保留导管,可夹闭输尿管导管,噬菌体液在体内保留30 min后,随尿液排出。膀胱镜检查术若安排在下午,则上午可进行第5次的膀胱灌注治疗。⑤每隔6 h重复灌注1次,连续治疗4次。拔除双侧单J管及导尿管,本轮治疗结束[
经皮肾盂造瘘引流管灌注:此灌注方法适用于因输尿管严重狭窄无法逆行置管的上尿路感染患者,或尿路感染复杂,评估后需多轮噬菌体治疗的患者。①在超声引导下行经皮肾盂穿刺,并留置引流管。②短暂夹闭肾盂引流管,留取引流管内尿液5~10 mL,送细菌培养、药物敏感试验。③使用林格液稀释1组噬菌体制剂鸡尾酒(单侧注射配置100 mL,双侧注射配置200 mL),使用5 mL注射器缓慢经引流管灌注,完成后夹闭引流管30 min。如果患者出现腰部胀痛,即开放引流管排出。④每隔6~8 h重复灌注1次,每天3~4次,连续3 d,共进行9~12次,本轮治疗结束。
注意事项和观察指标:
①噬菌体治疗前及治疗后的第1、3、5、7天送尿液或引流液进行尿常规检测和细菌学培养。其中第1、3、5天若检出目标细菌,则增加药物敏感试验、噬菌体裂解谱试验。如果细菌出现药物敏感、噬菌体敏感性变化,应及时调整和优化噬菌体制剂。
②若噬菌体治疗后4 h内出现发热的状况,需采用物理降温,或使用药物对症处理(如NSAIDs),同时,建议进行血培养,并检测血液中内毒素含量及炎性标志物。
③检测患者治疗前及治疗后1~7 d的血常规、肝肾功能、降钙素原、ESR、CRP等指标。情况允许时可以进行膀胱镜、超声等影像学检查,有助于病情的诊断。
④记录患者临床感染症状、生命体征的变化。
①使用引流管将创腔中的液体全部排出,取中段引流液送细菌学培养。②采用生理盐水经引流管冲洗创腔,并估算创腔容积。③使用注射器将噬菌体制剂注入林格液中,总体积略大于创腔容积。④经引流管灌注噬菌体,夹闭引流管2 h以上,然后导出。⑤预留5~10 mL噬菌体液,浸润纱布后,对创腔口进行30 min湿敷。⑥每隔12 h重复灌洗1次,连续治疗3 d,本轮治疗结束。
注意事项和观察指标:
①噬菌体治疗前及治疗后的第1、3、5、7天送创腔引流液培养,记录引流液性状(引流量、颜色、透明度、黏稠度等)。其中第1、3、5天若仍检出目标细菌,则增加药物敏感试验、噬菌体裂解谱试验。
②若噬菌体治疗后4 h内出现发热的状况,需采用物理降温,或使用药物对症处理(如NSAIDs),同时,建议检测血液中内毒素含量及炎性标志物。
③检测患者治疗前及治疗后1~7 d的血常规、降钙素原、ESR、CRP等指标。
④记录患者临床感染症状、生命体征的变化。
①采用生理盐水对感染部位进行清洗,充分暴露感染伤口。②使用注射器混合噬菌体制剂;如果噬菌体制剂体积较少,可用生理盐水稀释到20 mL。③在伤口处垫上洁净纱布,用注射器将噬菌体制剂喷洒到纱布上,湿敷30 min。④约8 h后,重复步骤②和③,本轮治疗结束[
注意事项和观察指标:
①噬菌体治疗前及治疗后第1、3、5、7天,取感染皮肤创面分泌物进行细菌学检测。记录患者感染创面的状态,如伤口愈合度、感染面干燥度、红肿度、分泌物量、黏稠度、颜色等。其中第1、5天若仍检出目标细菌,则增加药物敏感试验、噬菌体裂解谱试验。根据检验结果判断是否需要进行第2轮噬菌体治疗。
②若噬菌体治疗后4 h内出现发热的状况,需采用物理降温,或使用药物(如NSAIDs)对症处理;同时,建议检测血液中内毒素含量及炎性标志物。
③检测患者治疗前及治疗后1~7 d(视病情选择时间点)的血常规、降钙素原、ESR、CRP等指标。
噬菌体治疗结束后1周内,隔日细菌培养,连续2次未检出目标细菌则为"治愈";若目标细菌载量明显下降(半定量降低2+,或绝对定量降低2 lg),则为"部分有效"。
临床症状得到明显改善,包括临床体征和症状、影像学检查、实验室检查指标的改善并达到出院标准,则为"治愈";若先前记录的生理功能下降趋于稳定,但有持续感染的证据,则临床反应被视为"部分有效"。
"治愈"和"部分有效"被归类为"良好的临床反应"。
临床体征和症状恶化,影像学、实验室检查证明感染持续,被定义为"治疗无效"。
根据目前开展的噬菌体治疗经验及国外相关案例的文献报道,在噬菌体制剂符合良好生产规范或类似的监管标准的前提下,噬菌体治疗安全性较高。在口服、局部应用、雾化吸入[
细菌可通过变异等多种机制对噬菌体产生抵抗,导致感染复发[
噬菌体与抗菌药物的杀菌机制不同。如果尚有有效的抗菌药物可选择,推荐噬菌体与抗菌药物的联合使用[
超级细菌通过污染医院环境,使其在院内持续传播[
每次噬菌体治疗后24 h需密切观察患者情况,如有不良反应,应立刻处理并及时上报。1个疗程治疗结束后的1周内应对患者细菌学指标、感染指标和临床症状改善情况进行评估。噬菌体治疗疾病的随访及疗效判断指标主要遵循细菌感染性疾病的治疗指南,首要评价指标为显著抑制、降低或清除病原菌;次要评价指标为临床症状显著改善。
噬菌体治疗不应影响患者常规治疗(含抗菌药物治疗)。如第1个疗程结束1周后首要评价指标无改善,需对治疗后检出的细菌重新进行噬菌体配型,并根据配型结果重新评估是否满足噬菌体治疗适应证。如患者接受噬菌体治疗后病原菌清除,则可结束噬菌体治疗。如噬菌体治疗后显著抑制、降低病原菌和(或)患者症状明显改善,可重复2~3轮噬菌体治疗后结束治疗,视噬菌体配型情况决定过程中是否更换噬菌体鸡尾酒组合。如患者连续3轮噬菌体治疗后首要评价指标和次要评价指标均无改善,此时不应继续噬菌体治疗,以免耽误病情。
随访至末次噬菌体治疗结束后至少4周,有条件者应进行超过1年甚至5年以上的长期随访。
为应对耐药菌危机,欧美地区多个国家纷纷加强了噬菌体治疗临床试验的研究力度。我国在噬菌体临床试验中还面临多个层面的壁垒。因此,呼吁噬菌体的基础和临床研究人员共同制订、完善噬菌体相关医药产品标准,规范噬菌体治疗方案,同时临床医师或者研究者需要开展更多高质量的噬菌体治疗临床研究,进一步验证其有效性和安全性。相关监管部门、医院、产业界、科研人员和临床医师需共同携手,以促进噬菌体在临床实践中的应用。
同时,呼吁我国相关监管部门能够出台配套政策,加强噬菌体及其相关工艺的知识产权保护,加强噬菌体医疗技术和噬菌体医药产品的监管与审批。目前,我国缺乏针对噬菌体治疗的监管法规,《中华人民共和国药典》(2020年版)中没有噬菌体药物的相关描述和规定[