新型解聚酶编码裂解性噬菌体 vB_AbaM_AB4P2 的特性及其抗鲍曼不动杆菌生物被膜的研究

【字体: 时间:2025年03月09日 来源:BMC Microbiology 4.0

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  研究人员针对鲍曼不动杆菌感染问题,研究噬菌体 vB_AbaM_AB4P2,发现其能有效抑制细菌生长和破坏生物被膜。

  # 新型噬菌体助力抗击鲍曼不动杆菌感染:打破生物被膜防线
在医院这个本应充满希望与康复的地方,却隐藏着一些 “小恶魔”,时刻威胁着患者的健康。鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)就是其中之一,它是一种条件致病菌,堪称医院里的 “麻烦制造者”。它常常引发各种感染,像呼吸道感染、血流感染、尿路感染等,尤其是在重症监护病房(ICU),它的 “身影” 随处可见,隔离率超过 70% 。更让人头疼的是,它会在医疗器械表面形成生物被膜,就像给细菌穿上了一层坚固的 “铠甲”,不仅让普通消毒剂难以发挥作用,还对抗生素产生了很强的耐药性,使得相关感染治疗困难重重。因此,寻找有效的方法来消除鲍曼不动杆菌的生物被膜迫在眉睫。
为了解决这个难题,广东工业大学的研究人员开展了一项重要研究。他们把目光投向了噬菌体(phage),这是一类能杀死细菌的天然 “杀手”,从 20 世纪初就开始应用于实际。研究人员从污水处理厂的水中分离出了一种新型裂解性噬菌体 vB_AbaM_AB4P2(简称噬菌体 AB4P2),并对其进行了深入研究。相关研究成果发表在《BMC Microbiology》上。

研究人员为了探究噬菌体 AB4P2 的特性及作用,采用了多种技术方法。在样本获取上,鲍曼不动杆菌菌株来自广州临床样本,水样取自洛阳污水处理厂 。利用透射电子显微镜(TEM)观察噬菌体形态;通过对不同温度和 pH 条件下噬菌体滴度的测定,评估其稳定性;运用基因组测序和生物信息学分析技术,对噬菌体的基因组进行全面剖析;采用结晶紫染色和荧光显微镜观察等方法,研究噬菌体对生物被膜的消融效果。

噬菌体 AB4P2 的基本特性


研究人员从污水处理厂水中成功分离出 29 种噬菌体,其中噬菌体 AB4P2 在宿主菌株鲍曼不动杆菌 AB4 的菌苔上形成了直径 4mm 的清晰噬菌斑,周围还有直径约 10mm 的晕圈,这表明它可能具有解聚胞外多糖和生物被膜的能力。TEM 观察显示,它有直径约 80nm 的二十面体头部和长度约 100nm 的尾部。宿主范围测试发现,它能在鲍曼不动杆菌 AB3 和 AB4 上形成噬菌斑 。

在生长和稳定性方面,当感染复数(MOI)为 1 时,噬菌体 AB4P2 的滴度达到最大值 PFU/ml。一步生长曲线实验表明,它有大约 20 分钟的潜伏期,随后进入指数增长期,裂解量约为 61 PFU / 细胞。而且,它在 30 - 70°C 和 pH 3 - 11 的范围内都表现出良好的稳定性。

噬菌体 AB4P2 的基因组及系统发育分析


噬菌体 AB4P2 的基因组由长度为 45,680bp 的双链 DNA(dsDNA)分子组成,G + C 含量为 46.13%。基因组中共有 90 个开放阅读框(ORFs),其中 44 个(48.9%)注释基因与噬菌体的各种功能相关,如噬菌体结构、裂解蛋白、转录调节因子和代谢等。值得注意的是,未检测到 rRNA、tRNA、抗生素抗性基因或毒力基因 。

通过 BLASTn 分析和系统发育树构建发现,噬菌体 AB4P2 与沙门氏菌噬菌体 IME207 序列相似性最高,但身份仅为 92.58%,覆盖度为 65%。综合分析表明,噬菌体 AB4P2 是有尾噬菌体目(Caudoviricetes)的一个新物种。其尾纤维蛋白含有一个果胶裂解酶样结构域,与解聚酶活性相关,在破坏生物被膜中发挥关键作用。

噬菌体 AB4P2 对鲍曼不动杆菌的抑制作用


在研究噬菌体 AB4P2 对鲍曼不动杆菌生长的影响时发现,在最初的 0 - 4 小时内,鲍曼不动杆菌 AB4 快速生长,5 小时后进入稳定期。而加入噬菌体 AB4P2 后,它能在 16 小时内完全抑制 AB4 菌株的生长,虽然之后菌株生长有所恢复,但仍显著低于未加噬菌体的对照组,这充分显示了噬菌体 AB4P2 高效的抗菌能力。

在生物被膜消融实验中,无论是 24 孔板实验还是聚氯乙烯(PVC)导管模型实验,噬菌体 AB4P2 都表现出色。在 24 孔板实验中,它对生物被膜有显著的消融作用,消融率达到 52%,且处理后生物被膜中的死菌数量明显增加。在 PVC 导管模型实验中,噬菌体处理后,导管内的生物被膜明显减少,生物被膜消融率达到 33% 。

综上所述,噬菌体 AB4P2 属于有尾噬菌体目新物种,它携带解聚酶和裂解盒,具有很强的抑制鲍曼不动杆菌生长和破坏其生物被膜的能力。虽然长期使用可能会导致鲍曼不动杆菌 AB4 产生噬菌体抗性突变体,但它与其他噬菌体、抗生素和光敏剂联合使用,有望成为医院中对抗鲍曼不动杆菌感染的有力武器,为控制医院感染带来新的希望。未来,随着研究的深入,噬菌体疗法或许能在临床治疗中发挥更大的作用,帮助更多患者摆脱鲍曼不动杆菌感染的困扰。

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