三种新型Herelleviridae家族裂解性噬菌体的分离、鉴定及基因组分析:针对尿路致病性腐生葡萄球菌的潜在治疗新策略

时间:2025年3月28日
来源:Virology Journal

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尿路感染(UTIs)中腐生葡萄球菌(S. saprophyticus)的耐药性问题日益严峻,传统抗生素治疗效果有限。伊朗戈尔甘医科大学的研究团队从市政污水中分离出三株新型裂解性噬菌体(vB_SsapH-Golestan-100/101-M/105-M),通过全基因组测序(NGS)和透射电镜(TEM)分析证实其属于Twortvirinae亚科,对临床分离株展现出34-49%的宿主范围,爆发量达150-210 PFU/细胞。其中vB_SsapH-Golestan-100与已知噬菌体相似度<21%,可能代表新属种,为开发噬菌体鸡尾酒疗法提供了重要候选株。

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在抗生素耐药性危机日益严重的今天,尿路感染(UTIs)的治疗面临严峻挑战。其中腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)作为年轻女性社区获得性UTIs的第二大病原体,可导致15-20%的感染病例,且40%的患者会在一年内复发。更棘手的是,该菌已对多种抗生素产生耐药性,而目前针对其特异性噬菌体的研究却极为匮乏。这种现状就像医学界面对着一把生锈的钥匙——传统抗生素这把"钥匙"已经难以打开耐药菌设置的"锁",亟需寻找全新的"开锁工具"。

正是在这样的背景下,伊朗戈尔甘医科大学的研究团队开展了一项开创性研究。他们从市政污水中成功钓取了三株能够精准"狙杀"腐生葡萄球菌的病毒"猎手",并通过多组学方法揭示了这些微观杀手的完整特征。这项发表在《Virology Journal》的研究,不仅填补了该领域的重要空白,更可能为耐药性UTIs的治疗带来转机。

研究人员采用了系统的技术路线:首先从35例临床分离株中筛选宿主菌,通过双层琼脂平板法从30份废水样本中分离噬菌体;利用透射电镜(TEM)观察病毒形态特征;采用一步生长曲线测定潜伏期和爆发量;最后通过Illumina HiSeq平台进行全基因组测序(NGS),结合Prokka、QUAST等生物信息学工具完成基因组注释和比较分析。

研究结果呈现出四大重要发现:
"病毒猎手的形态特征"部分显示,三株噬菌体头部直径90-111 nm,尾部长度234-266 nm,具有Herelleviridae家族的典型收缩尾结构。电镜图像清晰展现了它们如同微型注射器般的形态,这种精妙结构正是其穿透细菌细胞壁的"分子武器"。

"宿主范围与感染动力学"数据显示,vB_SsapH-Golestan-105-M对临床菌株的裂解率达48.57%,三株噬菌体均在15分钟内达到99.5%的吸附率。特别值得注意的是它们的爆发量达到150-210 PFU/感染细胞,这意味着每个被感染的细菌会释放出上百个病毒"后代",形成指数级增长的抗菌大军。

"基因组蓝图解密"部分揭示了三个完整的噬菌体基因组:vB_SsapH-Golestan-100(136,433 bp,GC含量33.7%)、vB_SsapH-Golestan101-M(144,081 bp,GC 29.6%)和vB_SsapH-Golestan-105-M(142,199 bp,GC 30.6%)。通过Mauve比对发现,前两株与已知噬菌体存在大片段保守序列,而vB_SsapH-Golestan-100却展现出独特的基因组结构。

"分类学新发现"最具突破性——VIRIDIC工具分析显示,vB_SsapH-Golestan-100与数据库中最接近的噬菌体相似度不足21%,远低于新属种认定的阈值(60%)。这种遗传独特性暗示我们可能发现了一个全新的病毒分支,就像在微生物宇宙中发现了一颗新行星。

这项研究的价值不仅在于发现了三株新的抗菌武器,更开创性地绘制了腐生葡萄球菌噬菌体的基因组图谱。特别是vB_SsapH-Golestan-100的独特基因构成,为噬菌体进化研究提供了珍贵样本。从临床应用角度看,这些噬菌体展现出的窄谱特性(仅靶向S. saprophyticus)使其成为理想的精准治疗候选,可最大限度避免对正常菌群的误伤。研究者特别指出,未来可将这些噬菌体与抗生素联用,或构建鸡尾酒疗法,以应对不同菌株的感染。

该研究也存在一些局限,如电镜图像质量有待提升,且未考察环境稳定性等应用相关参数。这为后续研究指明了方向——就像拼图游戏刚刚完成了关键部分,还需要更多工作来完善整个画面。随着抗生素耐药性危机的加剧,此类基础研究的重要性将日益凸显,或许在不久的将来,这些微观世界的"精准杀手"能成为我们对抗耐药菌感染的新希望。

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