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为解决抗生素耐药性导致尿路感染（UTIs）治疗难题，研究人员开展针对多重耐药性尿路致病性大肠杆菌（UPEC）的噬菌体研究。结果发现噬菌体 vB_Eco_ZCEC08 对 UPEC 有强裂解活性，稳定性好且细胞毒性低，为 UTIs 治疗提供新选择。
在当今的医疗领域，抗生素耐药性问题日益严峻，如同一个无形的 “超级杀手”，给人类健康带来了巨大的威胁。其中，由耐药细菌引发的尿路感染（Urinary Tract Infections，UTIs）更是让医生和患者都头疼不已。据统计，全球每年约有 1.5 亿人受 UTIs 困扰，而尿路致病性大肠杆菌（Uropathogenic Escherichia coli，UPEC）作为 UTIs 的主要致病菌，在约 85% 的病例中都能找到它的身影。随着抗生素的滥用，UPEC 的耐药性不断增强，常规抗生素治疗效果越来越差。世界卫生组织（WHO）已将第三代头孢菌素耐药的肠杆菌科细菌（包括耐药性大肠杆菌）列为关键病原体，这使得寻找新的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下，来自埃及 Zewail City of Science and Technology 等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于分离和鉴定一种针对多重耐药性 UPEC 的强效噬菌体，并深入研究其各项特性，为 UTIs 的治疗开辟新途径。最终，他们发现了噬菌体 vB_Eco_ZCEC08，这一发现为解决耐药性 UTIs 问题带来了新希望。该研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。
研究人员开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在细菌和噬菌体的处理方面，从医院获取 29 株 UTI 来源的大肠杆菌，经培养、鉴定和保存后，用于后续实验。通过 PCR 技术对细菌进行鉴定和致病性检测，采用抗菌药物敏感性测试（Antimicrobial Susceptibility Testing，AST）评估细菌对抗生素的耐药性。在噬菌体研究中，从污水样本中分离噬菌体，经纯化、扩增后，利用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）观察其形态，运用多种实验方法研究其宿主范围、理化稳定性、与细菌的复制动力学等特性，还通过全基因组测序和生物信息学分析对噬菌体进行深入研究。
下面来详细看看研究结果：
- 细菌鉴定：研究人员从 UTIs 患者样本中分离出的细菌，经 EMB 琼脂培养和革兰氏染色，结合 PCR 及 Vitek MS 系统鉴定，确定为大肠杆菌。其中，噬菌体宿主菌株 EC-08 经 Vitek MS 鉴定准确率高达 99.9% 。
- 细菌对抗生素的敏感性和 MAR 指数：29 株分离菌中，27 株为多重耐药（Multidrug-Resistant，MDR）菌，仅 2 株对测试抗生素敏感。MDR 菌的多重抗生素耐药（Multiple Antibiotic Resistance，MAR）指数在 0.1 - 0.8 之间，EC-08 的 MAR 指数为 0.6，对 11 种抗菌药物耐药，仅对部分碳青霉烯类和氯霉素敏感。
- 细菌毒力和抗生素耐药性：UPEC 菌株中，毒力基因 FimH（编码菌毛末端黏附素）和 traT（编码血清抗性相关外膜蛋白）较为常见，分别有 93.1% 和 75.8% 的菌株携带。在抗生素耐药基因方面，extended-spectrum β -lactamase（ESBL）基因 blaCTX和 blaTEM的检出率分别为 65.5% 和 44.8%。
- 噬菌体形态特征：噬菌体 vB_Eco_ZCEC08 在双层琼脂平板上形成清晰噬菌斑，周围有半透明晕圈。TEM 显示其为具有长非收缩性尾巴的 siphoviral 形态。PFGE 证实其纯度高，基因组大小约为 48kb。吸附实验表明，3 分钟后约 50% 的噬菌体吸附到宿主细胞，7 分钟后达到 75% 。一步生长曲线显示，其潜伏期为 7 - 15 分钟，裂解时间为 15 - 20 分钟，裂解量约为 900 PFU / 细胞。
- 噬菌体宿主范围和铺板效率：vB_Eco_ZCEC08 噬菌体对 4 株 UPEC（EC-02、EC-08、EC-13 和 EC-32）有裂解活性，其中 3 株（EC-02、EC-08、EC-13）铺板效率（Efficiency of Plating，EoP）较高，EC-32 的 EoP 值极低。此外，该噬菌体对 3 株沙门氏菌也有裂解活性。
- 噬菌体理化稳定性：vB_Eco_ZCEC08 噬菌体在 - 80 - 60°C 的温度范围内、pH 3 - 11 的环境中稳定性良好，经 UV 照射 60 分钟后，效价逐渐降低，但仍能保持一定活性。在 5% 和 10% 的氯仿中处理 60 分钟，其活性无明显下降。
- 体外复制动力学：在不同感染复数（Multiplicity of Infection，MOI）下，vB_Eco_ZCEC08 噬菌体均能抑制宿主细菌生长。MOI 为 1 时，细菌数量下降最快且总体减少最多，但后期细菌出现再生现象，可能是产生了噬菌体抗性。
- 人工人尿对噬菌体稳定性和复制动力学的影响：vB_Eco_ZCEC08 噬菌体在 37°C 的人工人尿中孵育 48 小时，效价无明显变化。在人工人尿中，MOI 为 1 时，噬菌体可抑制细菌生长，虽然后期细菌有再生，但与对照相比仍有明显减少，且噬菌体在人工人尿中复制不受影响。
- 细胞活力测定：不同滴度的 vB_Eco_ZCEC08 噬菌体对人皮肤成纤维细胞（Human Skin Fibroblast，HSF）和膀胱癌细胞（T - 24）的活力无显著影响，表明该噬菌体具有较高的安全性。
- 比较和系统发育分析：vB_Eco_ZCEC08 噬菌体基因组大小为 47,926bp，GC 含量为 46.53%，编码 84 个开放阅读框（Open Reading Frames，ORFs）和 1 个 tRNA 基因。功能基因涉及结构蛋白、免疫蛋白、DNA 包装、代谢和复制、感染及宿主细胞裂解等多个方面。通过多种生物信息学工具分析，发现该噬菌体与沙门氏菌噬菌体 vB_SenS_ST1 等在系统发育上关系密切，但属于不同物种。
综合研究结论和讨论部分，噬菌体 vB_Eco_ZCEC08 对多重耐药性 UPEC 具有强大的裂解活性，在多种环境条件下稳定性良好，对人体细胞毒性低，且基因组中不含有毒力或抗生素耐药基因，这些特性使其成为治疗耐药性 UTIs 的极具潜力的候选药物。不过，目前仍需进一步研究其对更广泛 UPEC 血清型的疗效，以及与其他抗菌药物或噬菌体鸡尾酒联合使用的协同效果，以更好地优化噬菌体治疗策略，为解决抗生素耐药性问题提供更有效的方案。
