The phi027 bacteriophage: A key factor influencing the physiology and virulence of Clostridioides difficile

推荐 为解决Clostridioides difficile（C. difficile）感染（CDI）中菌株毒力差异的问题，研究人员开展了关于phi027 bacteriophage对其宿主生理和毒力影响的研究。通过CRISPR-Cpf1技术去除500/12菌株的prophage，发现prophage-free菌株的sporulation效率降低，adhesion减弱，对人类结肠细胞的cytopathic effects减少，TcdB产生下降。研究表明phi027 prophage在塑造C. difficile毒力方面起重要作用，为理解CDI的流行病学提供了新视角。

　　

论文解读
Clostridioides difficile（C. difficile）是医院获得性腹泻的主要病原体之一，其感染（CDI）常由抗生素治疗引起的肠道菌群失调所致。严重的CDI病例可发展为假膜性结肠炎和暴发性结肠炎。C. difficile的孢子形成能力增加了反复感染的风险，并使其在医院环境中的清除变得尤为困难。该菌的主要毒力因子是毒素A（TcdA）和毒素B（TcdB），某些高毒力菌株还产生二元毒素（CDT）。这些毒素的产生是高毒力菌株的特征，它们表现出更高的孢子形成能力和对氟喹诺酮类药物的抗性。C. difficile菌株根据PCR-ribotyping（RT）分为不同的类型，其中RT027和RT176是最常见的高毒力类型。

细菌病毒（bacteriophage）是影响病原菌生理和毒力的重要因素。所有已知的C. difficile bacteriophage均为温和噬菌体，其基因组可整合到宿主基因组中，影响宿主的生理和毒力。phiCDKH02 bacteriophage是从波兰临床C. difficile菌株500/12中分离出来的，与已知的phi027 bacteriophage相同。研究人员通过CRISPR-Cpf1技术去除500/12菌株的prophage，发现prophage-free菌株的sporulation效率降低，adhesion减弱，对人类结肠细胞的cytopathic effects减少，TcdB产生下降。

为开展研究，研究人员使用了CRISPR-Cpf1技术和多种细胞系进行实验。首先，他们从波兰临床C. difficile菌株500/12中分离出phiCDKH02 bacteriophage，并确认其与phi027 bacteriophage相同。接着，他们使用CRISPR-Cpf1技术去除500/12菌株的prophage，生成prophage-free菌株CKH08。通过全基因组测序确认prophage的完全去除。

研究结果表明，prophage-free菌株CKH08的sporulation效率显著低于亲本菌株500/12。在24小时的培养中，500/12菌株的孢子形成比例超过0.5，而CKH08菌株的比例仅为0.2。此外，CKH08菌株对HT-29和HT-29-MTX细胞的adhesion显著降低，但对CCD 841 CoN细胞的adhesion无显著变化。在cytopathic effects方面，CKH08菌株的培养上清液对HT-29和CCD 841 CoN细胞的毒性显著低于500/12菌株。

进一步分析发现，CKH08菌株的TcdB产生量显著减少，而TcdA产生量略有增加。这表明phi027 prophage的存在对TcdB的产生有重要影响。尽管CKH08菌株的TcdA产生量增加，但由于TcdB的显著减少，其对结肠细胞的cytopathic effects仍然降低。

研究结论强调了phi027 bacteriophage在塑造C. difficile毒力方面的重要性。prophage的存在不仅影响孢子形成和adhesion，还显著影响毒素的产生，特别是TcdB。这些发现为理解C. difficile的毒力机制提供了新的视角，并可能对开发新的治疗策略具有重要意义。

总之，phi027 bacteriophage在C. difficile的生理和毒力中扮演了关键角色。通过去除prophage，研究人员揭示了其在孢子形成、adhesion和毒素产生中的重要作用。这些结果为C. difficile的流行病学研究和治疗策略的开发提供了重要的科学依据。