随着集约化养殖的普及，禽类健康面临严峻挑战，其中禽致病性大肠杆菌（APEC）是导致家禽呼吸道及全身性感染的主要病原之一。传统上依赖抗生素进行防控，但抗生素的滥用和误用导致了多重耐药（MDR）菌株的不断涌现，这些菌株常携带可在细菌种群间水平传播的耐药基因。与此同时，国际组织正大力推动减少抗生素使用的全球倡议。因此，寻找非抗生素的干预策略变得尤为迫切。在此背景下，一类古老的“细菌杀手”——噬菌体，重新走入科学家视野。作为能特异性感染并裂解细菌的病毒，噬菌体具有宿主特异性高、能在感染部位自我扩增、且不破坏宿主正常菌群等独特优势，被视为对抗耐药菌感染的潜在利器。那么，能否从自然界中“招募”到能够精准猎杀APEC的噬菌体“战士”呢？
为了回答这一问题，一支研究团队开展了一项探索。他们的研究成果以论文形式发表在《Archives of Virology》上。研究人员从中国江苏一家鸭场的污水样本中，成功“招募”到一位强有力的候选者——一株全新的裂解性噬菌体，并将其命名为Ecolivirus Myo-P293（简称P293）。他们围绕这位“新兵”展开了一系列全面的“能力测试”和“身份核查”，以评估其作为APEC生物防治剂的潜力。
为开展此项研究，作者主要应用了以下几项关键技术方法：首先，利用双层琼脂平板法从环境样本中分离并纯化噬菌体。其次，通过透射电子显微镜（TEM）观察噬菌体的形态特征。再者，通过吸附动力学实验、一步生长曲线分析来测定其感染周期和增殖能力。此外，还通过体外抗菌实验、生物膜清除与形成抑制实验评估其抗菌及抗生物膜活性。研究样本（噬菌体）来源于鸭场污水，所用细菌宿主及测试菌株包括多株禽源APEC临床分离株（如O2血清型）及实验室大肠杆菌菌株。最后，对噬菌体进行了全基因组测序，并利用生物信息学工具进行基因注释、比较基因组学及系统发育分析。
研究结果如下：
Isolation and morphology of phage P293
研究人员以APEC O2血清型菌株DPE 2为宿主，从鸭场污水中分离出P293。该噬菌体在宿主菌苔上能形成直径约2毫米的清晰噬菌斑。透射电镜观察显示，P293具有典型的肌病毒（Myoviridae ）形态，由一个二十面体的头部（约70纳米）和一个可收缩的尾部（约100纳米）组成。
Latent times and phage burst sizes
对P293感染特性的定量分析显示，它在感染宿主后5分钟内吸附率就超过70%。一步生长曲线分析揭示，其潜伏期约为30分钟，随后每个被感染的细菌细胞能释放出平均244 ± 36个噬菌体颗粒，显示出高效的复制和裂解能力。
Host range and lytic activity of phage P293
宿主范围测定表明，P293能裂解所有测试的O2血清型APEC菌株，以及部分O78和O145血清型菌株，但对实验室常用大肠杆菌菌株（如DH5α）及沙门氏菌测试菌株无活性，显示了其针对特定APEC血清型的宿主特异性。
Stability of phage P293 under different environmental conditions
稳定性测试是评估其应用潜力的关键。P293在pH 5-9的范围内以及20-40°C的温度下能保持稳定。然而，当暴露于≥60°C的高温或60%的乙醇时，其感染活性会显著下降，这表明其在常规环境条件下较为稳定，但对高温和常用消毒剂敏感。
Anti-biofilm effects of phage P293 against E. coli DPE 2
生物膜是细菌抵抗外界压力的“堡垒”，也是感染难以清除的原因之一。令人鼓舞的是，P293展现出了强大的“拆墙”能力。它能有效清除已形成的成熟生物膜，在治疗24小时后清除率可达约45%。同时，若在细菌生长初期加入P293，它能以剂量依赖的方式显著抑制生物膜的形成，在较高感染复数（MOI）下抑制率可达约80%。
Genomic features and functional annotation of phage P293
为了深入了解这位“战士”的“内在蓝图”，研究人员对P293进行了全基因组测序。其基因组是一个89.5 kb的双链DNA分子，共预测出95个开放阅读框（ORF），其中约40%编码功能未知的假设蛋白。已知功能的基因模块化地分布在基因组上，涵盖了结构蛋白、裂解、DNA复制与代谢等功能。
Comparative genomic analysis of phage P293
通过比较基因组学分析，P293与Escherichia 噬菌体wV8在基因组结构上显示出高度的共线性（特别是在结构和裂解基因簇），而与Salmonella 噬菌体Felix O1的同源性区域较少，表明P293与前者亲缘关系更近。
Phylogenetic analysis of phage P293
系统发育分析进一步确定了P293的分类学地位。基于全基因组、主要衣壳蛋白和尾丝蛋白序列构建的系统发育树一致地将P293归入未分类的Felixounavirus 分支，与Escherichia 噬菌体wV8和Salmonella 噬菌体Felix O1亲缘关系密切。值得注意的是，其尾丝蛋白序列显示出较高的变异性，这通常与决定宿主特异性的受体结合功能相关。
归纳研究结论和讨论：
本研究成功分离并全面表征了一株新型裂解性噬菌体Ecolivirus Myo-P293。综合来看，P293具备作为一个有潜力的APEC生物防治剂的多项优良特性：明确的裂解活性（特别是针对O2等特定血清型）、高效的复制能力（大爆发量）、对生理相关pH和温度的稳定性，以及突出的抗生物膜能力（既能清除已有生物膜，也能预防其形成）。其基因组特征和系统发育位置将其锚定在Felixounavirus 分支内，与已知的Escherichia 和Salmonella 噬菌体具有进化上的联系，但其尾丝基因的独特性可能决定了其特定的宿主范围。
这项研究的意义在于，它为解决日益严重的APEC感染及抗生素耐药性问题提供了一个有希望的非抗生素替代方案。P293的强效裂解和抗生物膜功能，使其在应用于养殖场水线消毒、环境净化乃至潜在的预防或治疗家禽结肠炎（Colibacillosis）方面具有前景。然而，研究也指出了未来的方向：P293的宿主范围相对较窄，可能需通过与其他噬菌体组成“鸡尾酒”疗法或利用合成生物学手段对其尾丝等宿主识别元件进行工程化改造来拓宽其应用范围。此外，其在高温和乙醇下的不稳定性提示在实际应用中可能需要辅以保护剂。最终，需要通过动物体内实验来验证其安全性和治疗效果，为将其从实验室推向田间应用奠定坚实的科学基础。总之，P293的发现为不断扩充的抗APEC噬菌体库增添了一名有力成员，也为开发基于噬菌体的新型抗菌剂以促进可持续畜牧业发展提供了新的思路和候选资源。
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