文 / 許家偉（業餘科普撰稿人）
痤瘡丙酸桿菌（Propionibacterium acnes）是一種厭氧（或只需微氧）的格蘭氏陽性共生細菌，存在於毛孔之中，它就是引起痤瘡粉剌（acne，即俗稱的青春痘）的主要元凶。青春痘患者皮膚中，皮脂毛囊（sebaceous follicles）裡的P. acnes 比同年齡正常健康皮膚上的P. acnes 高出100 倍。
但臨床發現，有六成的P. acnes 已經具有抗藥性，即是說就算病患塗抹含抗生素的藥物於患處已無療效；再加上近年來沒有研發出新型的抗生素，為了對付P. acnes ，科學家勢必得找出其他的途徑。於是，他們將腦筋動到噬菌體（bacteriophages 或phages）上。噬菌體是只會感染細菌的病毒，因此，利用噬菌體來感染並殺死細菌的方法就稱為「噬菌體治療法」（phage therapy）。
噬菌體治療法的好處是，噬菌體對細菌有極高的專一性，它不會「誤殺」其它細胞，因此對人體無害，安全性極佳；另外，在動物試驗上已證實特定的噬菌體能專一地消滅痢疾志賀氏菌（Shigella dysenteriae ）、大腸桿菌（Escherichia coli） 及金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）；而美國食品及藥物管理局（FDA） 在 2006 年已批准 使用Intralytix 公司的 LMP-102 型噬菌體處理生肉， 用以防止李斯特桿菌（Listeria monocytogenes）所造成能奪命的食物汙染。
位在美國西岸的加州大學洛杉磯分校（UCLA） 醫學院的研究人員，分別從 UCLA 醫院的青春痘患者及健康人士皮膚上皮脂毛囊裡的細微粉剌（microcomedones） 中分離出能感染P. acnes 的噬菌體。當中 5 株是從健康皮膚取得（採樣年份：2010 年），4 株從青春痘患者皮膚上取得（採樣年份分別在 2007、2008、2010年），另 2 株從培養庫存裡解凍（1978 年，位在美國東岸的費城）。
用電子顯微鏡觀察這11 株的噬菌體外型，除了清楚看見等邊六角形的頭部及細長又柔軟的尾部外，這些噬菌體的大小都一致。再加上另外 1 株之前在英國列斯大學（Leeds University）附設的里茲綜合醫院（Leeds General Infirmacy）及 2 株從瑞典隆德大學（Lund University）分離出的P. acnes 噬菌體，合共 14 株P. acnes 噬菌體的 DNA 都定序完成。
研究人員發現，這 14 株P. acnes 噬菌體的 DNA 序列差異性比想像中的低很多。例如，14 株P. acnes 噬菌體 DNA 上的GC 含量（GC content）〔註〕都非常的接近，差異範圍不到0.5％。究竟一般噬菌體DNA 在不同株種之間的差異是多大？研究人員用總數超過200 株能感染垢分枝桿菌（Mycobacterium smegmatis）、超過60 株能感染葡萄球菌（Staphylococcus sp.）及超過50株能感染假單胞菌（Pseudomonas sp. ）的噬菌體 DNA 作對照，它們的GC 含量差異都在18 ~ 28％不等。由此可見，P. acnes 噬菌體的DNA 序列差異性的確是異常的低。而且，無論從核苷酸序列相似性配對分析或基因組的組織（即基因排列次序及轉錄方向），這些結果都指出P. acnes 噬菌體的確缺乏多樣性。
註： 即 DNA 上鹼基 G（guanine）及 C （cytosine）的量對A （adenine）及 T （thymine）的量之比例（以百分比表示）。
除了在DNA 層次， 各株P. acnes 噬菌體的蛋白質也都很一致，例如噬菌體在裂解週期（lytic cycle） 時要溶解細菌外層細胞壁時所用之內溶素（endolysin）的胺基酸序列相似度都非常高。所以，在親源分析的演化樹裡，這14 株 P. acnes 噬菌體都群集（cluster）在一起，編定為同一個結點（node），代表它們的相似度極高（反過來說就是差異度極少）。
更重要的，雖然所觀察到P. acnes 噬菌體的差異性非常低，但已收採的11 株P. acnes噬菌體都可以感染 27 株不同的P. acnes 細菌（ 當中有 2 株P.acnes 細菌比較難搞，只會被 11株裡的 1 株P. acnes 噬菌體成功感染），意味著這批P. acnes 噬菌體都有一致的目標，不會干擾其它細菌品種的生態。
綜合這項研究結果，針對這批跨越30 個年頭（ 採樣時間從1978 ~ 2010 年） 及兩大洲（北美東西岸及歐洲）的P. acnes 噬菌體品種，研究人員已確定它們的差異性低又沒有發展出多樣性，也證實它們能廣泛地感染多種P. acnes 細菌，噬菌體DNA 非常穩定又不會嵌入細菌的DNA，這些都顯示它們適合用來開發以噬菌體為基礎的抗青春痘療法（phage-based anti-acne therapy）。
參考資料：Marinelli, L. J. et al., Propionibacterium acnes bacteriophages display limited genetic diversity and broad killing activity against bacterial skin isolates, 美國微生物學會（ASM） 電子期刊 mBio , Vol. 3(5): e00279-12, 2012.
原刊載於 科學月刊 第四十四卷第六期
