在全球范围内，细菌正在演化出新的方法来规避各种感染的医疗治疗。抗生素耐药性危机日益严重，对医院和其他场所构成了重大公共卫生威胁，近年来导致了数百万人死亡。
科学家们现在正转向研究噬菌体——一种感染细菌的病毒——及其作为治疗耐药性感染的潜力。他们开始深入研究一类被称为“巨型噬菌体”的大型噬菌体，这些噬菌体具有非凡的特性，可能成为治疗细菌感染的新手段。
由加州大学圣地亚哥分校研究人员领导的一项研究揭示了噬菌体进化出的不寻常的感染细菌的方式。经过数百万年的演变，病毒和细菌之间展开了一场你追我赶的军备竞赛。病毒发展出新的感染方式，而细菌则通过进化出抗性机制来应对。
为了充分发挥巨型噬菌体的潜力，并将其作为新的治疗药物，研究人员必须破译它们用于感染细菌并逃避宿主防御的机制。
发表在《细胞宿主与微生物》杂志上的一项新研究描述了首次发现的一种膜结合囊泡，这种囊泡被Chimalliviridae家族的巨型噬菌体所使用。
一个包括来自加州大学伯克利分校创新基因组学研究所的研究人员的团队发现，在巨型噬菌体感染细菌细胞后，它们会立即形成一种结构，以保护和隐藏宝贵的DNA材料。噬菌体利用这些遗传物质在其细菌宿主体内建立一个核。
研究人员将这种新发现的隔室命名为EPI（早期噬菌体感染囊泡），它作为一种隐身装置，防止触发细菌的免疫系统。
加州大学圣地亚哥分校生物科学学院的研究生、该研究的共同第一作者Emily Armbruster说：“当噬菌体感染细菌细胞时，EPI囊泡会在感染的早期阶段保护病毒的基因组，这时它非常脆弱。尽管细菌和病毒常被认为是非常简单的生物，但实际上它们能够进行非常复杂的细胞内战争，这项研究就是一个新的例子。”
这一新发现是加州大学圣地亚哥分校在开发使用噬菌体的创新疗法方面取得的进展的一部分。此外，该校的创新噬菌体应用与治疗中心（IPATH）是北美第一个专注于用噬菌体疗法对抗抗生素耐药性感染的中心。
因为大多数噬菌体只是直接将DNA注入宿主细胞，从而在细胞内宣布它们的到来，所以Chimalliviridae噬菌体的这种隐秘方法让研究人员感到惊讶。
该论文的资深作者、分子生物学系教授Joe Pogliano说：“发现这种囊泡完全令人惊讶。细菌并没有意识到里面有一个病毒正在制造最终会接管细胞的东西。”
Armbruster在显微镜下观察到受感染细胞中的奇怪DNA“点”。Elizabeth Villa实验室随后使用高端成像技术发现，这些点实际上是含有病毒DNA和分子机器的小囊泡。
该论文的共同第一作者、Villa实验室的博士后学者Phoolwanti Rani发现，这些囊泡实际上是代谢活跃的，证实了挂在囊泡外的分子机器的目的。
Rani说：“这些囊泡在细菌中是独一无二的。我们不仅展示了这些囊泡正在制造RNA，而且它们还在准备通过合成对核形成重要的基因来建立感染。”
Villa教授说：“几年前我们发现了保护复制基因组的噬菌体核。问题仍然存在：第一个基因组是如何受到保护的？发现第二个代谢活跃的隔室让我们大吃一惊，这将是噬菌体治疗应用的关键。”
这项研究的关键在于使用了“CRISPR干扰反义RNA靶向”（CRISPRi-ART）技术，这是一种最近在《自然·微生物学》杂志上发表的基于CRISPR的新技术，来自加州大学伯克利分校创新基因组学研究所的Brady Cress和诺贝尔奖得主Jennifer Doudna实验室。
这项工作由Doudna实验室的博士后学者Ben Adler和博士生Muntathar Al-Shimary共同领导，描述了CRISPRi-ART如何靶向信使RNA并停止研究人员分析的目标蛋白质的生产。
在加州大学圣地亚哥分校的新研究中，研究人员使用CRISPRi-ART证明了EPI和核形成阶段对于Chimalliviridae的正常生命周期和感染过程都是必要的。
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