DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-026-04038-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41566387
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Mengmeng Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: البكتريوفاجات والتفاعلات الميكروبية
نظرة عامة
تسلط هذه الفقرة الضوء على المخاوف الكبيرة المتعلقة بالصحة العامة التي تثيرها سرطان القولون والمستقيم (CRC) وعدوى Clostridioides difficile (CDI)، وكلاهما مرتبطان بخلل في ميكروبيوتا الأمعاء يتميز بتقليل تنوع الميكروبات وزيادة البكتيريا المسببة للأمراض. يمثل CRC حوالي 7% من السرطانات التي تم تشخيصها حديثًا و11% من الوفيات المرتبطة بالسرطان على مستوى العالم، بينما ظهرت CDI كتهديد حرج لمقاومة المضادات الحيوية في الولايات المتحدة. إن التفاعل بين هذه الحالات وخلل ميكروبيوتا الأمعاء يعقد من طرق العلاج التقليدية، حيث يمكن أن تؤدي المضادات الحيوية إلى تفاقم عدم توازن الميكروبات، وتزيد الأدوية المثبطة للمناعة من خطر العدوى الانتهازية.
في الختام، تقدم البكتريوفاجات المهندسة طريقًا علاجيًا واعدًا للأمراض المعوية. تسمح التقدمات في تحرير الجينوم، والترابط الكيميائي، وعلم الأحياء الاصطناعي بتخصيص الفاجات لتعزيز خصائصها المضادة للبكتيريا وإدخال وظائف مثل تعطيل الأغشية الحيوية وتعديل الميكروبيوتا. على الرغم من التحديات المتعلقة بتخصص المضيف والمناعة، من المتوقع أن تتغلب التطورات التكنولوجية المستمرة والجهود متعددة التخصصات على هذه العقبات. قد تتضمن الاستراتيجيات المستقبلية علاجات فاج مخصصة مصممة لتناسب ملفات الميكروبيوتا الفردية، مما قد يحدث ثورة في العلاج الدقيق في إدارة الأمراض المعوية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على العبء المتزايد للأمراض المعوية على مستوى العالم، مع حوالي 8 ملايين وفاة سنويًا مرتبطة بالاضطرابات الهضمية، وخاصة مرض التهاب الأمعاء (IBD)، وسرطان القولون والمستقيم (CRC)، والتهاب الأمعاء المعدي. تزداد نسبة حدوث IBD بشكل ملحوظ في البلدان التي تم صناعتها حديثًا، بينما لا تزال تمثل مصدر قلق كبير في الدول الغربية، مما يتطلب أساليب علاجية مبتكرة يمكن أن تستهدف المسببات المرضية بشكل فعال دون تعطيل التوازن الميكروبي.
تقدم البكتريوفاجات، وهي فيروسات تصيب وتفكك البكتيريا بشكل محدد، بديلاً واعدًا للمضادات الحيوية التقليدية نظرًا لتخصصها العالي في المضيف وقدراتها على التكاثر الذاتي. على الرغم من أن العلاج بالفاج تم تقديمه لأول مرة بواسطة فيليكس ديريل في أوائل القرن العشرين، إلا أنه فقد شعبيته مع ظهور المضادات الحيوية. ومع ذلك، أعادت أزمة مقاومة المضادات الحيوية الحالية إحياء الاهتمام بأبحاث الفاج. على عكس المضادات الحيوية واسعة الطيف، تستهدف الفاجات البكتيريا المسببة للأمراض بشكل انتقائي بينما تحافظ على الميكروبيوتا المفيدة. على الرغم من إمكانياتها، فإن العديد من الفاجات الطبيعية لها نطاق مضيف ضيق وتظل غير موصوفة بشكل كافٍ، مع وجود عدد محدود فقط تم تسلسله بالكامل وتقييم فعاليته ضد سلالات بكتيرية معينة.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على قيود تطبيقات البكتريوفاج الحالية في البيئات السريرية، وخاصة في البيئة المعوية حيث يمثل الإزالة السريعة بواسطة الجهاز المناعي تحديات. لتعزيز الفائدة السريرية للفاجات، يستخدم الباحثون بشكل متزايد الهندسة الوراثية، والتعديلات الكيميائية، وتكنولوجيا النانو. تشمل التقدمات الملحوظة تطوير فاجات مهندسة ذات نطاقات مضيف أوسع، وانخفاض المناعية، وقدرات متعددة الوظائف، مثل مركب الفاج المعدل بواسطة الانبعاث الناتج عن التجميع (AIE) الذي يحسن تصوير البكتيريا وتأثيرات القتل البكتيري. بالإضافة إلى ذلك، تظهر الأنظمة المدعومة من المنصات النانوية مثل الفاجات النانوية (DNPs@P) وعدًا في القضاء المستهدف على البكتيريا وتعديل البيئة المناعية في الأمراض المعوية.
تستكشف المراجعة بشكل منهجي تطبيقات الفاجات المهندسة في حالات مثل مرض التهاب الأمعاء (IBD)، وسرطان القولون والمستقيم (CRC)، والتهاب الأمعاء المعدي، مع التركيز على التقدمات السريرية الحديثة. تقيم المزايا والتحديات لهذه الفاجات المهندسة، بما في ذلك التوازن بين التخصص والعرض، وكفاءة الاستعمار، وقابلية التوسع، وتطور مقاومة البكتيريا. يُعتبر دمج الفاجات المهندسة في الطب الدقيق أمرًا ضروريًا لتعزيز الفعالية العلاجية، مع إمكانية التأثير بشكل كبير على صحة الأمعاء وإدارة الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-026-04038-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41566387
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Mengmeng Xu et al.
Primary Topic: Bacteriophages and microbial interactions
Overview
The section highlights the significant public health concerns posed by colorectal cancer (CRC) and Clostridioides difficile infection (CDI), both of which are linked to gut microbiota dysbiosis characterized by reduced microbial diversity and increased pathogenic bacteria. CRC accounts for about 7% of newly diagnosed cancers and 11% of cancer-related deaths globally, while CDI has emerged as a critical antibiotic resistance threat in the United States. The interplay between these conditions and gut microbiota dysbiosis complicates conventional treatment approaches, as antibiotics can worsen microbiota imbalance and immunosuppressants heighten the risk of opportunistic infections.
In conclusion, engineered bacteriophages present a promising therapeutic avenue for gastrointestinal diseases. Advances in genome editing, chemical conjugation, and synthetic biology allow for the customization of phages to enhance their antibacterial properties and introduce functionalities such as biofilm disruption and microbiota modulation. Despite challenges related to host specificity and immunogenicity, ongoing technological developments and interdisciplinary efforts are anticipated to overcome these obstacles. Future strategies may involve personalized phage therapies tailored to individual microbiota profiles, potentially revolutionizing precision treatment in gastrointestinal disease management.
Introduction
The introduction highlights the escalating global burden of gastrointestinal diseases, with approximately 8 million deaths annually linked to digestive disorders, particularly inflammatory bowel disease (IBD), colorectal cancer (CRC), and infectious enteritis. The incidence of IBD is notably increasing in newly industrialized countries, while it remains a significant concern in Western nations, necessitating innovative therapeutic approaches that can effectively target pathogens without disrupting microbial homeostasis.
Bacteriophages, which are viruses that specifically infect and lyse bacteria, present a promising alternative to traditional antibiotics due to their high host specificity and self-replicating capabilities. Although phage therapy was first introduced by Félix d’Hérelle in the early 1900s, it fell out of favor with the rise of antibiotics. However, the current crisis of antibiotic resistance has reignited interest in phage research. Unlike broad-spectrum antibiotics, phages selectively target pathogenic bacteria while preserving beneficial microbiota. Despite their potential, many naturally occurring phages have a narrow host range and remain undercharacterized, with only a limited number fully sequenced and assessed for their efficacy against specific bacterial strains.
Discussion
The discussion highlights the limitations of current bacteriophage applications in clinical settings, particularly in the gastrointestinal environment where rapid clearance by the immune system poses challenges. To enhance the clinical utility of phages, researchers are increasingly employing genetic engineering, chemical modifications, and nanotechnology. Notable advancements include the development of engineered phages with broader host ranges, reduced immunogenicity, and multifunctional capabilities, such as the aggregation-induced emission (AIE)-modified phage conjugate that improves bacterial imaging and bactericidal effects. Additionally, nanoplatform-assisted systems like DNA nanopatch-phages (DNPs@P) show promise for targeted bacterial elimination and modulation of the immune microenvironment in gastrointestinal diseases.
The review systematically explores engineered phage applications in conditions such as inflammatory bowel disease (IBD), colorectal cancer (CRC), and infectious enteritis, emphasizing recent preclinical advancements. It evaluates the advantages and challenges of these engineered phages, including the balance between specificity and breadth, colonization efficiency, scalability, and the evolution of bacterial resistance. The integration of engineered phages into precision medicine is deemed essential for advancing therapeutic efficacy, with the potential to significantly impact gastrointestinal health and disease management.