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靶向林麝多重耐药铜绿假单胞菌的裂解性噬菌体分离鉴定及对败血症模型的治疗效力研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月20日 来源:Virology Journal 3.8
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本研究针对濒危物种林麝(Moschus berezovskii)系统性感染的主要病原体——多重耐药铜绿假单胞菌(P. aeruginosa),从陕西养殖场分离获得两株新型噬菌体vB_PaeP_FMD5(Podoviridae科)和vB_PaeM_H24-1(Myxoviridae科)。通过全基因组测序证实其不含耐药/毒力基因,体外实验显示噬菌体鸡尾酒疗法对167株P. aeruginosa裂解率达68.26%,小鼠败血症模型治疗24小时后脏器细菌载量降低3-4个对数级,为野生动物耐药菌感染提供了安全有效的抗生素替代方案。
在野生动物保护与耐药菌防控的双重挑战下,林麝这一国家一级保护动物正面临铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)引发的化脓性感染威胁。这种机会性病原体凭借5.5-7.0 Mb的大基因组和丰富毒力因子库,已演化出多重耐药(MDR)和广泛耐药(XDR)菌株,使得传统抗生素治疗陷入困境。更严峻的是,林麝作为麝香的主要来源,其种群数量本就稀少,细菌感染导致的死亡率加剧了物种保护压力。这一现状催生了研究者对噬菌体疗法(Bacteriophage therapy)的探索——这种天然"细菌捕食者"能特异性识别细菌表面受体(如外膜蛋白、LPS、鞭毛),成为对抗耐药菌的精准武器。
研究团队从陕西林麝养殖场的粪污样本中,分离出两株具有临床潜力的裂解性噬菌体:短尾噬菌体vB_PaeP_FMD5(头径56.8±2 nm,尾长30.2±2 nm)和肌尾噬菌体vB_PaeM_H24-1(头径63.2±2 nm,尾长120.0±2 nm)。通过电镜观察、宿主谱测定和全基因组分析,证实它们分别属于Podoviridae和Myxoviridae科,且不含溶原基因、耐药基因或毒力因子。值得注意的是,噬菌体鸡尾酒将宿主谱从单一噬菌体的36.53%-56.29%提升至68.26%,对林麝源P. aeruginosa菌株裂解率高达88.89%。
关键技术包括:1) 从陕西林麝养殖场采集样本分离宿主菌PAf5;2) 双层平板法纯化噬菌体;3) 透射电镜(TEM)观察形态特征;4) 一步生长曲线测定潜伏期和裂解量;5) Illumina NovaSeq PE150平台全基因组测序;6) 建立小鼠败血症模型评估治疗效果。
宿主谱与生物学特性

FMD5和H24-1的最适感染复数(MOI)分别为0.01和0.1,爆发量达200 PFU/细胞和150 PFU/细胞。两者在pH4-10和≤50℃条件下保持稳定,且能耐受氯仿和紫外线处理,表明具备临床应用所需的环境适应性。
基因组特征

全基因组分析显示FMD5(72,254 bp,GC含量55.16%)与H24-1(66,281 bp,GC含量56.26%)均为dsDNA噬菌体,分别与已知噬菌体LP14和LS1具有96.7%和96.18%相似性。系统发育树证实二者为新型噬菌体,其保守基因(末端大亚基、DNA聚合酶等)的进化关系为分类提供了依据。
体内外治疗效果
体外抑菌实验显示噬菌体鸡尾酒可抑制细菌生长达11小时。在小鼠败血症模型中,噬菌体治疗组血液TNF-α和IL-1β水平显著降低,脏器细菌载量下降3-4个对数级,病理切片显示肺出血和肝损伤明显减轻。尤为关键的是,治疗24小时后仍能在脏器中检测到105 PFU/g的噬菌体存留,证实其持续杀菌能力。
该研究首次报道了针对林麝源多重耐药P. aeruginosa的特异性噬菌体,其安全性和疗效为濒危野生动物耐药菌感染提供了创新解决方案。未来研究可进一步探索噬菌体-抗生素联用策略,并在林麝临床治疗中验证实际效果。论文发表于《Virology Journal》,为噬菌体疗法在兽医领域的应用提供了重要范式。
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