噬菌体鸡尾酒疗法：对抗志贺氏菌与沙门氏菌感染及多微生物生物膜的新策略

《BMC Microbiology》：Utilizing the effectiveness of phage cocktail to combat Shigella and Salmonella infections and their polymicrobial biofilm control activity

本研究针对志贺氏菌(Shigella)和沙门氏菌(Salmonella)多重耐药性问题，开发了一种包含新型噬菌体Sspk23的三组分鸡尾酒疗法。通过扫描电镜(SEM)和共聚焦显微镜(CLSM)证实其能有效清除单菌种和多微生物生物膜，细胞毒性试验显示对哺乳动物细胞安全，为替代抗生素提供了新方案。

　　

在全球公共卫生领域，多重耐药性细菌感染正成为日益严峻的挑战。其中，志贺氏菌(Shigella)和沙门氏菌(Salmonella)作为世界卫生组织重点关注的高优先级病原体，每年导致数亿例胃肠道感染和数十万死亡病例。这些病原体不仅对抗生素产生耐药性，更能在食品加工环境和生物表面形成顽固的生物膜，这种多微生物群落结构使传统抗生素治疗效果大打折扣。

面对这一困境，科学家将目光转向了自然界中最丰富的生物实体——噬菌体。噬菌体作为细菌病毒，具有高度宿主特异性，且能有效降解生物膜基质。然而，单一噬菌体易引发细菌耐药性，这促使研究人员探索更为高效的噬菌体鸡尾酒疗法。

在这项发表于《BMC Microbiology》的研究中，Payel Mondal等研究人员从印度加尔各答的湖水样本中分离出一株新型噬菌体Sspk23，并将其与先前鉴定的Sfk20和STWB21噬菌体组合成三组分鸡尾酒制剂。研究团队通过系统的生物学表征和功能验证，探讨了该制剂对抗志贺氏菌和沙门氏菌感染的潜力，特别关注了其对单菌种和多微生物生物膜的清除效果。

研究采用的主要技术方法包括：从环境样本中分离噬菌体的双层琼脂法，通过透射电镜(TEM)进行形态学表征，宿主范围测定和效率平板分析(EOP)评估裂解谱，一步生长曲线分析噬菌体复制动力学，扫描电镜(SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察生物膜结构变化，以及微孔板定量分析和MTT法检测细胞毒性。

噬菌体分离与生物学特性

新分离的噬菌体Sspk23属于长尾噬菌体科(Siphoviridae)，头部直径约67±5 nm，尾长110.5±5 nm。该噬菌体表现出广泛的pH稳定性(3-11)和温度耐受性(-20°C至50°C)，在5-10% NaCl浓度下保持活性。一步生长曲线显示其潜伏期为22分钟，爆发量为126 PFU/感染细胞。

宿主范围与裂解效率

噬菌体Sspk23展现出多价特性，能有效裂解宋内志贺氏菌(S. sonnei)、弗氏志贺氏菌(S. flexneri)血清型1b、2a和3a，以及痢疾志贺氏菌(S. dysenteriae)1型。值得注意的是，它还能感染非伤寒沙门氏菌如鼠伤寒沙门氏菌(S. Typhimurium)和肠炎沙门氏菌(S. Enteritidis)。噬菌体鸡尾酒制剂则表现出更广的裂解谱，覆盖三种主要志贺氏菌血清群和伤寒/非伤寒沙门氏菌。

感染动力学参数

MOI(感染复数)测定显示，即使低MOI(0.1)也能显著抑制细菌生长，表明噬菌体在感染周期中能有效扩增。吸附实验表明噬菌体在10分钟内快速吸附到宿主细胞表面，这为其高效裂解能力提供了动力学基础。

生物膜清除效果

研究首次构建了宋内志贺氏菌和肠炎沙门氏菌的多微生物生物膜模型。扫描电镜和共聚焦显微镜分析显示，噬菌体鸡尾酒处理8小时后，生物膜结构明显破坏，细菌数量和基质完整性显著降低，效果优于单一噬菌体或头孢曲松抗生素。

微孔板定量分析进一步证实，噬菌体鸡尾酒对多微生物生物膜的降解率显著高于各组分单独使用。共聚焦显微镜中SYTO^?9/PI双染色显示，鸡尾酒处理组红色荧光(死菌)显著增加，表明其高效杀菌能力。

生物膜定量分析

微孔板结晶紫染色定量显示，噬菌体鸡尾酒在4、8和24小时时间点对多微生物生物膜的清除效果均显著优于单一噬菌体或抗生素，证实了其协同作用。

生物安全性评估

MTT法和台盼蓝染色显示，噬菌体单剂及鸡尾酒制剂对RAW 264.7巨噬细胞和HT-29肠上皮细胞均无显著细胞毒性，细胞形态和存活率与对照组无差异，证实其生物安全性。

该研究首次系统评估了噬菌体鸡尾酒对志贺氏菌-沙门氏菌多微生物生物膜的清除效果，证明了其协同作用优于传统抗生素。噬菌体Sspk23的广谱裂解能力、鸡尾酒制剂的抗耐药性特性以及良好的生物安全性，为其在临床治疗、食品安全和环境修复等领域的应用奠定了基础。未来研究将聚焦于噬菌体-抗生素协同作用优化和体内验证，为应对多重耐药菌感染提供创新解决方案。