新型噬菌体WSPA的分离鉴定及其对多重耐药黏质沙雷氏菌的裂解机制与基因组学研究

这篇研究首次从美洲大蠊(Periplaneta americana L.)肠道中分离出新型噬菌体WSPA，该噬菌体对多重耐药黏质沙雷氏菌(S. marcescens)具有特异性裂解活性。通过全基因组测序(173,655 bp dsDNA)和比较基因组分析，将其归类为肌尾噬菌体科(Muldoonvirus属)，与已知最相近的Serratia phage 4S基因组相似度仅86.92%。研究证实WSPA不含毒力/耐药基因，在pH 5-9和≤50°C条件下保持稳定，对临床分离的14/17株S. marcescens(86.25%)展现裂解活性，为医院感染防控提供了新型生物制剂候选。

　　

ABSTRACT

黏质沙雷氏菌(S. marcescens)是医院获得性感染的重要病原体，其生物膜形成能力和多重耐药性给临床治疗带来严峻挑战。本研究从药用昆虫美洲大蠊肠道中分离获得新型噬菌体WSPA，通过透射电镜观察显示其具有典型的肌尾噬菌体形态特征：正二十面体头部(直径110±2 nm)和可收缩尾部(长度115±2 nm)，能形成直径0.63±0.06 mm的清晰噬菌斑，效价达1.08×10⁹ PFU/mL。

INTRODUCTION

黏质沙雷氏菌作为条件致病菌，可引起肺炎、败血症和脑膜炎等严重感染。随着抗生素滥用导致的耐药性问题加剧，噬菌体疗法因其特异性强、不易破坏微生态平衡等特点成为潜在替代方案。美洲大蠊作为传统中药材，其肠道微生物组蕴含丰富资源。本研究通过宏基因组分析发现，黏质沙雷氏菌及其噬菌体PS2在肠道微生物中占比显著，为后续定向分离奠定基础。

MATERIALS AND METHODS

从大理白族自治州人民医院获取17株临床分离的S. marcescens作为宿主菌。采用双层琼脂法从美洲大蠊肠道内容物中分离噬菌体，经5-6轮纯化获得WSPA。通过一步生长曲线、热/pH稳定性实验、宿主谱分析等系统评估其生物学特性。使用Illumina HiSeq X平台完成全基因组测序，通过NRDB、KEGG等数据库进行功能注释。

RESULTS

基因组分析显示WSPA为线性双链DNA(GC含量40.09%)，含273个ORF(124个功能已知)和6个tRNA基因。关键功能模块包括：

1. DNA包装模块：末端酶大亚基(ORF18)和小亚基(ORF19)

2. 裂解模块：溶菌酶(ORF67)和孔蛋白(ORF203)，与Serratia phage 4S相应蛋白相似度分别达86.42%和99.54%

3. 复制模块：DNA引发酶(ORF161)、解旋酶(ORF174)等

宿主谱实验表明WSPA能裂解86.25%的测试菌株，且在pH 6-8和≤50°C条件下保持稳定。值得注意的是，其一步生长曲线显示20分钟即达爆发期，潜伏期短于5分钟，MOI=0.01时增殖效率最佳。

DISCUSSION

作为首个从昆虫肠道分离的Muldoonvirus属噬菌体，WSPA的基因组特征与裂解特性具有重要研究价值：

1. 与已知噬菌体的低基因组相似性(86.92%)支持其为新物种

2. 不含溶原性基因，符合治疗用噬菌体的安全性要求

3. 尾部纤维蛋白(ORF205)的保守性决定其宿主特异性

CONCLUSION

本研究建立了从药用昆虫获取噬菌体的新策略，WSPA对医院环境中多重耐药S. marcescens的防控具有应用潜力。未来可通过构建噬菌体鸡尾酒疗法进一步扩大抗菌谱并降低耐药风险，为临床抗感染治疗提供新思路。