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碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌(CRAB)威胁全球健康,现有治疗手段有限。研究人员分离鉴定了新型噬菌体 VB_AB_Acb75,构建其水凝胶并在烧伤感染模型中验证。结果显示该水凝胶可有效清除 CRAB 并促进伤口愈合,为 CRAB 感染治疗提供新策略。
碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌(CRAB)如同潜伏在医院中的 “超级杀手”,凭借多重耐药机制和强大的环境适应能力,在重症监护病房等地肆虐,导致肺炎、败血症等严重感染,甚至在新冠疫情期间引发呼吸机相关性肺炎暴发。世界卫生组织(WHO)和美国疾病控制与预防中心(CDC)已将其列为亟需开发新型疗法的紧急威胁病原体。传统抗生素在 CRAB 面前渐显乏力,而噬菌体疗法因其高特异性、自我复制能力等优势,重新成为对抗多重耐药菌的希望之光。然而,针对 CRAB 的高效噬菌体资源稀缺,且如何将噬菌体转化为稳定、适用于临床的制剂仍是难题。
在此背景下,埃及艾因夏姆斯大学(Ain Shams University)等机构的研究人员开展了一项突破性研究。他们从医院污水中分离出一株新型裂解性噬菌体 VB_AB_Acb75,并将其制备成水凝胶,在 CRAB 感染的烧伤动物模型中进行了临床前评估。该研究成果发表在《Scientific Reports》,为 CRAB 感染的治疗开辟了新路径。
研究主要采用了以下关键技术方法:
- 噬菌体分离与筛选:从污水样本中通过富集培养、斑点试验和双层琼脂平板法分离出具有高效裂解活性的噬菌体 VB_AB_Acb75,并测定其滴度。
- 形态与基因组分析:利用透射电子显微镜(TEM)观察噬菌体形态,结合牛津纳米孔测序技术对基因组进行测序,分析其开放阅读框(ORFs)和系统发育关系。
- 稳定性评估:检测噬菌体在不同 pH 值、温度和有机试剂中的活性保持能力。
- 水凝胶制备与动物实验:将噬菌体负载于 Carbopol 940 水凝胶中,通过烧伤感染大鼠模型评估其体内抗菌效果和伤口愈合能力,结合组织病理学染色(H&E 和 Masson’s trichrome)分析愈合过程。
研究结果
1. CRAB 临床分离株与噬菌体活性
28 株 CRAB 临床分离株中,6 株(21.43%)对噬菌体 VB_AB_Acb75 敏感,该噬菌体初始滴度高达约 101? PFU/mL,在 10??稀释度仍可形成清晰噬菌斑。透射电镜显示其具有二十面体头部(直径 56.5 nm)和可收缩尾部(长度 86.4 nm),属于肌病毒形态(myoviral morphotype)。
2. 理化稳定性特征
噬菌体在 pH 2–12 范围内均保持裂解活性,热稳定性达 70°C,80°C 完全失活;对氯仿、乙醇、异丙醇等有机溶剂表现出强抗性,即使在 100% 乙醇中仍部分保持活性。在 4°C、-20°C、-80°C 下储存 90 天仍具感染性。
3. 基因组与系统发育分析
基因组测序显示,VB_AB_Acb75 基因组为 45,487 bp 的线性双链 DNA,G+C 含量 38%,包含 42 个 ORFs,其中 16 个编码结构蛋白。系统发育分析表明其属于奥博林病毒属(Obolenskvirus)新物种,与参考噬菌体 AB1 基因组相似性达 96.44%,但形态学显示 AB1 为长尾病毒型,而 VB_AB_Acb75 为肌病毒型,进一步确证其新物种地位。
4. 水凝胶的体外与体内评估
噬菌体水凝胶在体外可形成明显抑菌圈,4°C 储存 1 个月后活性稳定。动物实验中,感染 CRAB 的烧伤大鼠经水凝胶治疗后,存活率达 100%,显著高于未治疗组(50%)和空白凝胶组(75%)。组织学显示,治疗组形成厚表皮层和有序纤维结缔组织,炎症细胞浸润显著减少,细菌感染完全清除,效果优于阳性对照药物庆大霉素和 β- 谷甾醇。
研究结论与意义
本研究成功分离的噬菌体 VB_AB_Acb75 具有广谱裂解活性、优异的理化稳定性和安全性,其负载的水凝胶在烧伤感染模型中展现出高效的抗菌和促愈合能力。该成果不仅丰富了 CRAB 噬菌体疗法的资源库,还通过水凝胶剂型解决了噬菌体应用中的稳定性和靶向递送问题,为临床转化提供了坚实的前期数据。
值得关注的是,研究首次通过基因组和形态学证据确立了奥博林病毒属新物种,为噬菌体分类学提供了新范例。此外,水凝胶的成功制备为其他抗菌噬菌体的制剂开发提供了通用策略,有望推动噬菌体疗法在多重耐药菌感染领域的广泛应用,缓解全球抗生素耐药危机。未来研究可进一步探索该噬菌体在其他感染模型(如肺炎、尿路感染)中的效果,以及与抗生素联合使用的协同作用,加速其向临床治疗的转化。