基于磷钨酸染色扫描电镜图像的噬菌体诱导细菌裂解快速检测与定量评估

《Scientific Reports》：Visualization and quantification of phage-induced bacterial lysis by phosphotungstic acid-based SEM imaging

　　噬菌体生物防治利用细菌噬菌体用于医疗和工业应用，作为传统抗菌策略的替代方案，正受到越来越多的关注。然而，对裂解性噬菌体进行快速筛选和定量评估仍是实际应用中的主要挑战。我们提出了一种基于磷钨酸（PTA）衍生的扫描电子显微镜（SEM）图像对比方法。该方法能够实现噬菌体诱导细菌裂解的单细胞水平直接可视化，并使用台式SEM对裂解相关的细胞损伤进行定量评估。当大肠杆菌与T4噬菌体以噬菌体-细菌比为10:1（MOI = 10）混合时，在30分钟内即可检测到指示细胞损伤的高亮度细胞。由于PTA染色的细胞在图像中表现出增强的亮度，基于图像的受损细胞指数被量化为总细菌面积中高亮度细菌面积的比例，并作为细胞损伤的指标。在MOI从0.01到10的范围内，该指数随MOI的增加而增加，且所得生长抑制与基于浊度的生长曲线一致。透射电子显微镜确认了在裂解进展过程中PTA的细胞内重新分布，以及在裂解前细胞中的子代噬菌体颗粒。这些结果证明了该方法在快速检测噬菌体诱导的裂解和评估裂解活性方面的实用性。