新型噬菌体或为大肠杆菌所致尿路感染带来新疗法

《Virology Journal》：Genomic and proteomic characterization of four novel Schitoviridae family phages targeting uropathogenic Escherichia coli strain

为应对大肠杆菌耐药问题，研究人员分离 4 种噬菌体，其或可用于治疗尿路感染。

　　在全球范围内，尿路感染（UTIs）是极为常见的感染性疾病，如同隐藏在人群中的 “健康刺客”，悄无声息地威胁着人们的健康。2019 年，全球超 4 亿人深受其扰，超 23.5 万人因此失去生命。在女性群体中，近 50% 的人在一生中至少经历过一次尿路感染，男性的这一比例也达到 12 - 15% 。在老年人里，尿路感染更是频繁现身，成为继呼吸道感染之后的第二大常见感染类型，导致大量住院和死亡案例，给全球医疗系统带来沉重经济负担。

而在引发尿路感染的众多病原体中，uropathogenic Escherichia coli（UPEC，尿路致病性大肠杆菌）堪称 “罪魁祸首”，它引发了 80 - 90% 的感染。以往常用抗生素治疗尿路感染，但如今 UPEC 的耐药问题日益严峻，越来越多的 UPEC 菌株对多种抗生素产生耐药性，使得治疗陷入困境。世界卫生组织（WHO）数据显示，超 20% 的 UPEC 菌株对一线和二线抗生素耐药，41.8% 导致血流感染的大肠杆菌菌株对第三代头孢菌素耐药。因此，寻找新的治疗方法迫在眉睫。

在此背景下，来自巴基斯坦国家科技大学阿塔乌尔?拉赫曼应用生物科学学院（Atta ur Rahman School of Applied Biosciences, National University of Sciences and Technology）和芬兰赫尔辛基大学（University of Helsinki）的研究人员，针对 UPEC 展开了深入研究。他们致力于分离新型噬菌体，并对其进行基因组和蛋白质组特征分析，期望为尿路感染的治疗开辟新途径。研究成果发表在《Virology Journal》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本获取上，从人类尿液样本中分离出 UPEC 菌株 PSU - 5266（UE - 17），从废水中获取噬菌体。利用透射电子显微镜（TEM）观察噬菌体形态；通过宿主范围分析、效率平板分析（EOP）检测噬菌体对不同细菌菌株的感染能力；进行吸附实验评估噬菌体吸附效率；开展温度和 pH 稳定性实验研究噬菌体的稳定性；运用基因组测序和生物信息学分析探究噬菌体基因组特征；借助蛋白质组学分析鉴定噬菌体相关蛋白。

研究结果如下：

1. 抗生素敏感性：UPEC 菌株 PSU - 5266（UE - 17）对 14 种抗生素耐药，对 1 种抗生素表现出中度耐药。
2. 噬菌体分离与形态：成功从废水中分离出 4 种噬菌体，分别命名为 UE - S5a、UE - S5b、UE - M3 和 UE - M6。TEM 显示它们均具有二十面体头部和短非收缩性尾部，属于短尾噬菌体（Podovirus）形态，归类于有尾噬菌体目（Caudovirales）。
3. 宿主范围与感染效率：通过点试验和 EOP 分析发现，这些噬菌体宿主范围较广，能感染 31 - 41% 的大肠杆菌菌株。其中，UE - M3 和 UE - M6 感染效率较高，UE - S5a 和 UE - S5b 相对较低。
4. 吸附与稳定性：吸附实验表明，UE - S5a 和 UE - M6 吸附速度快，15 分钟内可完成吸附，UE - S5b 和 UE - M3 吸附较慢，20 分钟左右达到近 95% 吸附。温度和 pH 稳定性实验显示，噬菌体在 4 - 45°C、pH 7 - 9 范围内稳定性良好。
5. 基因组特征：4 种噬菌体均拥有线性双链 DNA 基因组，长度在 73 - 76 kb 之间，GC 含量为 42%，具有 401 bp 的短直接末端重复序列。基因组中含有 84 - 88 个预测基因，部分基因功能明确，且均不含抗生素耐药基因、毒力基因和溶原相关基因，被归类为烈性噬菌体，极具治疗应用潜力。
6. 系统发育与比较分析：通过多种分析方法确定，这 4 种噬菌体属于 Schitoviridae 科 Enquatrovirinae 亚科 Gamaleyavirus 属，与已知噬菌体有较高序列相似性。
7. 噬菌体粒子蛋白质组分析：利用 LC - MS/MS 分析鉴定出 44 - 56 种噬菌体粒子相关蛋白（PPAPs），这些蛋白涉及裂解、结构、DNA 包装、代谢和调控等多种功能。

综合研究结果与讨论，此次研究分离出的 4 种噬菌体 UE - S5a、UE - S5b、UE - M3 和 UE - M6，在对抗 UPEC 引起的尿路感染方面展现出巨大潜力。它们宿主范围广、稳定性好，且基因组和蛋白质组特征优良，不含对人体有害的基因。这一研究成果为噬菌体疗法治疗尿路感染提供了重要的理论依据和潜在的治疗方案，有望成为解决 UPEC 耐药问题的新希望，为全球众多尿路感染患者带来福音，推动噬菌体疗法在临床治疗中的广泛应用。