时间是噬菌体疗法中的一切

利用某些病毒在细菌内感染和复制的能力的噬菌体疗法显示出治疗抗生素耐药细菌感染的希望。

但是，这种疗法的设计取决于对噬菌体如何发挥作用的扎实理解。

“噬菌体可以立即杀死细胞，也可以使其休眠并随后杀死它，”特拉华大学电气工程学助理教授Abhyudai Singh说。

他补充说：“数据显示出杀伤时间具有很高的精确度。”“病毒完成该过程大约需要一个小时，但是有关细胞如何控制定时精度的问题仍然存在。”

皇后学院(Queens College)和纽约城市大学研究生中心的辛格(Singh)和约翰丹尼(John Dennehy)合作进行了研究，以阐明这一过程的分子基础。

他们的发现发表在1月9日发表于《美国国家科学院院刊》上的论文“控制细胞内事件时序中的噪声的首过时间方法”中。

辛格和博士生Khem Raj Ghusinga提供了理论上的贡献，而Dennehy为这项工作提供了生物学基础，这对医学具有重要意义。

辛格说：“问题是，尽管该过程具有整体精度，但每个单元之间也存在固有的随机性。”“因此，我们的数学模型基本上是一个框架或模型系统，可以使这种随机性井井有条，并提供可以在实验室中应用的一般生物学见解。”

他解释说，叫做Holins的蛋白质对于裂解或破坏细胞至关重要。它们积聚在细胞膜上，达到临界阈值，然后形成使细胞破裂并释放噬菌体“婴儿”的孔。但是，表达霍林蛋白的同一基因也表达了另一种蛋白，称为抗holin。

辛格说：“奇怪的是，自然界会制造出两种相互抵消的蛋白质。”“但是事实证明，实际上是antiholin使时间更精确。如果我们去除抗胆素，过程中的差异就会增加。”

辛格说，工作中开发的公式对以最小的波动在精确的时间安排事件所需的监管机制产生了违反直觉的见解。

他说：“尽管我们期望反馈将成为触发机制的重要组成部分，但事实证明，负反馈调节实际上可以在事件定时中放大噪声或混乱。”“因此，在某些情况下，例如我们在噬菌体裂解方面的工作，可以获得精确的计时，而根本没有反馈。”

“我们相信，我们在这项工作中获得的分析结果和见解对化学动力学，生态建模和统计物理学中的时序现象具有更广泛的意义。”

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