文/本刊記者 鄭茂典
“剛翻過了幾座山,又越過了幾條河,崎嶇坎坷怎么它就這么多……”4月的黔東大地,正沐浴在春天的氣息里,作為噬菌體研究工作的90后科研工作者胡懌林正在野外采集樣本,蝦場、豬圈、牧場各種腥臭的氣味、崎嶇的道路對于胡澤林已經習以為常。在菲吉樂科還有很多像胡澤林一樣的90后研究員們,在困境中前行,在逆境中創新,通過不懈的努力,助力我國健康科研創新發展。

潔凈的生產車間
菲吉樂科(中國)生物科技有限公司是專業從事噬菌體及其應用研究的生物農業公司,在國家相關政策的支持下,菲吉樂科農業噬菌體從研發到成果轉化初見成效 ,作為特別顧問的中國工程院院士、中國現代分子病毒學奠基人侯云德院士,更對菲吉樂科農業噬菌體給予了高度評價與認可,“希望在國家政策引領下,菲吉樂科要充分發自身優勢,通過不斷科研攻關,助力國家‘減抗替抗’戰略,為農業健康和食品安全保駕護航。”
隨著養殖業的快速發展,細菌性疾病與日俱增,抗生素為細菌性疾病的防控做出了巨大貢獻。但由于過分依賴抗生素及濫用現象的發生,細菌耐藥性、藥物殘留和腸道菌群失衡等棘手問題也隨之而來,給養殖業帶來嚴重的損失。“全球每年消耗的抗生素總量90%用在了食源動物身上,致使細菌耐藥性和藥物殘留等問題日益突出。動物體內殘留的抗生素不僅會影響到動物的生長繁殖與生產性能的發揮,而且會降低畜禽水產品的品質,對動物性食品質量造成極大的影響,還會給公共衛生安全與人類健康埋下隱患。”全國獸藥殘留專家委員會委員卜仕金表達過對濫用抗生素的擔憂。
為此我國尋找一種新型的抗生素替代品勢在必行。一方面在“減抗/替抗”相關技術上進行探索和儲備,另一方面正在依法依規合理科學地使用抗生素。2016年8月,國家衛生計生委、發展改革委等14個部門聯合印發《遏制細菌耐藥國家行動計劃(2016-2020年)》;2016年11月農業部頒布了《禁止硫酸黏菌素用于動物促生長》公告;2016年6月,最后一個硫酸鏈霉素農藥登記證過期,國家停止生產農用硫酸鏈霉素;2017年6月,農業部發布《全國遏制動物源細菌耐藥行動計劃(2017-2020年)》……為應對動物源細菌耐藥挑戰,提高獸用抗菌藥物科學管理水平,保障養殖業生產安全、食品安全、公共衛生安全和生態安全,2020年,我國已全面禁止在飼料中添加促生長類抗生素。

研究人員選取了相關病料進行噬菌體菌株的分離篩選工作

科研成果形成產品,進行包裝后運往全球各地
用噬菌體來治療細菌性疾病在全球已有百年的歷史,我國發布的《全國遏制動物源細菌耐藥行動計劃(2017-2020年)》則已把噬菌體明確列為抗生素替代品。噬菌體因其“高效殺菌,安全無殘留”的特點,是目前無抗及減抗養殖中理想的抗生素替代品。大量研究表明:噬菌體專殺細菌,是一種對動物健康有益的活的微生物制劑,且每種細菌都有其相應的噬菌體天敵。
菲吉樂科收購了美國知名的噬菌體企業Omnilytics,也從那里學習了很多噬菌體研發經驗。青出于藍,而勝于藍,菲吉樂科南京技術攻關團隊立足本土國情,庫存中98%以上噬菌體都來源于本土,對于中國本土致病菌的裂解能力更好;其次,根據我國實際應用場景與情況,開發了專利常溫保護劑,大大提升了噬菌體產品在常溫條件下的保藏時間;同時,攻關團隊開發了一套噬菌體的純化技術,產品不含培養基成分,使用起來更加清潔,使用后不會產生二次污染,非常適合我國集約化家禽養殖場。對此,侯云德院士也對菲吉樂科團隊攻關研發的噬菌體成果給予了高度認可。他認為噬菌體作為細菌的天敵,是遏制動物源細菌耐藥,解決抗生素濫用問題的有力武器,是人類健康和食品安全的有力保障。
噬菌體的研發工作需要持久攻關,團隊靠著“結硬寨,打呆仗”的鍥而不舍精神逐一攻克。大腸桿菌的噬菌體分離相對容易,但是想分離到能對致病性大腸桿菌裂解率超過95%的噬菌體就有一定難度了,在開始研發的3年里,菲吉樂科大腸桿菌噬菌體的配方對細菌庫中的大腸桿菌的裂解率僅有30%—40%,距離成果所需的95%以上的裂解率存在著巨大的差距。
研發人員并沒有氣餒,尋找各種解決辦法,“噬菌體并非‘尋尋覓覓尋不得’,相反,它在我們生活中較為常見,通常噬菌體與細菌‘相伴相生’。” 攻關團隊負責人徐旭凌博士介紹,“其常見于細菌群落中,在泥土中、動物內臟中你都能發現它的身影,海洋更是噬菌體的‘溫床’,所以我們一定要從細菌源著手。”于是,研發團隊組建了攻關小組,北到黑龍江凍土帶,南到海南椰樹林,西到新疆大沙漠,東到福建大海邊,在祖國各地采集各種各樣可以分離大腸桿菌噬菌體的樣品,包括污水、土壤、糞便、動物內臟,甚至人的口水、尿液、糞便。經過不懈的努力,終于將大腸桿菌噬菌體的裂解率提高到了98%。如今,該項成果已經在日本、韓國、東南亞、印度形成了應用體系。
噬菌體與抗生素皆是對抗細菌的“利刃”,百年來,人類都未停止過對它們的研究。隨著研究的深入,噬菌體的功用也更多地被開發出來,醫療、農業、食品……不一而足,小小的噬菌體在食物系統中扮演了越來越重要的角色。
噬菌體能補足抗生素在某些方面的“短板”。如果將抗生素比做擁有大范圍殺傷力的“炮彈”,那噬菌體則是訓練有素的狙擊手,只會定向清除對人體有害的細菌。理論表明,噬菌體具有“自醫性”,農業從業者需要提供一定數量的噬菌體,才能使噬菌體到達動物病灶,精準殺滅靶標致病菌。發揮作用后,作為活性生物制劑的它,還能靈活調整自身數量,在農畜領域應用是不錯的選擇。
動物腸道的屏障功能包括物理、化學、免疫和生物四個部分,當任何一部分受損均可導致腸道屏障功能受到損害,從而嚴重影響到動物的健康水平及生產性能表現。因此在實際養殖生產過程中,由于動物腸道經常會受到病原細菌的侵害,從而引發多種腸道疾病及全身性感染,所以高效控制腸道細菌感染被認為是保護動物腸道的第一道屏障,這也讓噬菌體在農畜業上的應用,揭開了神秘“面紗”。
“噬菌體研發出的相關成果是一種天然且安全的殺菌劑,主要應用在作物科學,動物健康和食品安全等領域,農業部也在尋找各種環保的替代品來取代有害的化學藥品和抗生素。目前團隊大約有11類成果正在開發與應用,其中大部分是抗生素的直接替代品。”菲吉樂科農業健康首席執行官張萬玉說。
抗生素殘留是食品安全監管的重點關注問題,2020年飼料端和養殖端已全面“禁抗”“限抗”。經過不斷研發與改進,菲吉樂科的噬菌體成果在豬、家禽、水產和反芻動物等領域應用效果已經得到認可,如家禽噬菌體就能很好的替代在家禽養殖過程中的抗生素,目前國內一批家禽養殖龍頭企業已開始大范圍使用該項成果,如溫氏、新希望等。目前團隊擁有農業方面噬菌體研究和開發的發明專利和應用專利高達50多項,并將噬菌體的種質資源收集、生物學特征研究、生產、應用形成一套標準化“組合拳”。