ΦAB114的基因组和生物学表征：一种感染粘菌素和碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌的温和型长尾噬菌体

《Virology》：Genomic and Biological Characterization of ΦAB114, a Temperate Siphovirus Infecting Colistin- and Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii

　　

# 巴氏军团菌噬菌体ΦAB114的分离与综合表征

## 摘要

鲍曼不动杆菌是一种重要的条件致病菌，是医疗相关性感染的主要病原体之一。其日益普遍的多重耐药性（MDR）严重限制了当前的治疗选择，突显了对替代性抗菌策略的迫切需求。本研究旨在通过形态学、生物学和基因组学分析，分离并全面表征一种针对多重耐药鲍曼不动杆菌的新型噬菌体ΦAB114。

采用透射电子显微镜（TEM）、宿主范围分析和基于Illumina平台的全基因组测序（WGS）对ΦAB114进行表征。通过功能基因组注释、比较基因组学和系统发育分析，确定其遗传特征、进化关系以及是否存在抗生素耐药基因或毒力相关基因。

TEM分析显示，ΦAB114具有长尾噬菌体样形态，属于有尾噬菌体纲。ΦAB114能够感染72株临床鲍曼不动杆菌分离株中的20株，包括碳青霉烯耐药株和黏菌素耐药株。全基因组测序鉴定了一个推定的线性双链DNA基因组，大小为37,423 bp，GC含量为39.76%，编码55个推定开放阅读框。功能注释揭示了参与结构组装、DNA包装、复制和调控的基因，而整合酶基因的存在提示其为温和性生活方式。比较基因组学和系统发育分析显示，其与鲍曼不动杆菌噬菌体Ab105-1phi和AbTJ具有高度序列相似性。未检测到抗生素耐药基因或毒力相关基因。

ΦAB114的基因组特征、未检测到可检测的抗菌耐药基因和毒力基因，以及其对多重耐药鲍曼不动杆菌临床分离株的活性，共同促进了这种温和噬菌体的基因组和生物学表征，突显了需要进一步开展实验研究以全面评估其生物学行为和潜在应用价值的必要性。

## 引言

耐药菌株在医疗环境中的快速传播已导致顽固性感染增加，进而引起住院时间延长、医疗费用上升和死亡率升高[1]、[2]。抗菌药物耐药性（AMR）在重症监护病房（ICU）中尤为突出，由于频繁侵入性操作、住院时间长、免疫抑制以及广泛暴露于广谱抗生素，ICU患者面临的风险更高（3）。

面对不断上升的抗菌药物耐药性和流行病学趋势变化，世界卫生组织（WHO）在2024年更新了其细菌优先病原体名单，将碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌（CRAB）列为"关键优先"类别（4）。鉴于可用的治疗方案稀少及其对医疗相关性感染的严重影响，CRAB仍然是全球公共卫生面临的严峻挑战（5）。

这些进展凸显了探索针对CRAB感染的替代策略的必要性。在此背景下，噬菌体因其能够特异性识别并感染易感细菌宿主而引起了广泛关注。鉴于多重耐药鲍曼不动杆菌感染的治疗选择日益有限，分离并全面表征新型噬菌体有助于更好地理解噬菌体-宿主相互作用，并支持替代性抗菌策略的开发（6）。

近年来，基于噬菌体的抗菌研究已从全噬菌体的应用扩展到噬菌体衍生的抗菌制剂。其中，针对鲍曼不动杆菌的内溶菌酶和解聚酶已被证明具有抗菌和抗生物膜活性，突显了其作为替代性或辅助性抗菌策略的潜力[7]、[8]、[9]。相反，全噬菌体疗法则代表了一种不同的方法，基于完整噬菌体的使用，目前正通过个性化噬菌体制剂和基因工程噬菌体针对多重耐药细菌感染进行积极研究[10]、[11]、[12]。尽管已有报道在碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌感染的个别病例和小规模患者系列中取得了良好的临床效果，但目前临床证据仍然有限[10]、[13]、[14]。

噬菌体衍生酶与传统抗生素联合应用的研究也在进行中。特别是内溶菌酶与黏菌素的联合方案已被评估其对多重耐药鲍曼不动杆菌的抗菌效果。这种相互作用的程度因所用具体内溶菌酶的不同、目标菌株的差异以及实验条件的变化而有所不同，在不同组合中均报告了协同效应和相加效应[15]、[16]。

本研究旨在分离并表征噬菌体ΦAB114，该噬菌体由从血培养中分离的多重耐药鲍曼不动杆菌临床分离株诱导而来。分子表征采用形态学分析和全基因组测序进行。利用生物信息学工具评估了ΦAB114与已报道的不动杆菌噬菌体之间的基因组相似性。此外，我们评估了ΦAB114对黏菌素耐药和多重耐药鲍曼不动杆菌株的宿主范围活性，并研究了其生物学和基因组特征。

## 菌种与培养条件

本研究使用了72株碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌（CRAB）分离株。这些菌株先前由黑海技术大学医学院法拉比医院医学微生物学实验室从血培养中分离获得（17）。关于这些分离株的详细信息见补充表格S1、S2和S3。

为从冷冻甘油储备中复苏细菌，将分离株转接至5%羊血琼脂平板上，并在37°C下培养。

## 噬菌体ΦAB114的形态学特征

噬菌体ΦAB114通过丝裂霉素C从鲍曼不动杆菌AB114菌株中诱导获得，被鉴定为一种能够感染多重耐药鲍曼不动杆菌分离株的温和噬菌体。采用双层琼脂法，ΦAB114在宿主菌苔上产生了直径为0.1-0.2毫米的明显透明噬菌斑。这些边界清晰的噬菌斑的形成表明成功感染宿主并导致细菌裂解。通过TEM对浓缩的噬菌体液进行形态学分析，使其具有精确的结构特征。

## 讨论

本研究中表征的噬菌体ΦAB114与不动杆菌噬菌体所描述的典型形态学和基因组特征一致。电子显微镜显示，ΦAB114的衣壳长度为158.46纳米，宽度为146.08纳米，尾部长度为178.74纳米（表1）。这些尺寸与各种具有非收缩性尾部的不动杆菌噬菌体所报告的形态学范围一致。

目前关于鲍曼不动杆菌噬菌体的文献通常强调……

## 结论

总之，本研究进行的基因组分析表明，噬菌体ΦAB114具有典型的基因组组织，包括必需的结构蛋白、复制蛋白和调控蛋白。整合酶基因的存在支持其温和生活周期的可能性，而VIRIDIC和VICTOR分析揭示了其与已表征的不动杆菌噬菌体之间的密切系统发育关系。此外，ΦAB114能够感染部分黏菌素耐药株和……

## CRediT作者贡献声明

?eyma SUYABATMAZ：写作—审阅与编辑、可视化、验证、软件、方法学、数据管理。

Gül?in BAYRAMO?LU：写作—审阅与编辑、可视化、验证、监督、调查、数据管理、概念构思。

?engül ALPAY KARAO?LU：写作—审阅与编辑、写作—初稿、可视化、验证、监督、软件、方法学、调查、数据管理、概念构思。

Arif BOZDEVEC?：写作—审阅与编辑、写作—初稿……

## 未引用参考文献

[28]。

## 伦理批准与参与同意

本研究不涉及人类或动物受试者，因此无需伦理批准。

## 数据可用性声明

噬菌体vB_AbaS_AB114的基因组序列数据已提交至美国国家生物技术信息中心（NCBI）（https://www.ncbi.nlm.nih.gov），登录号为PX216858。

## 利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

## 生成式人工智能及AI辅助技术在稿件撰写过程中的使用声明

在本手稿撰写过程中，作者使用ChatGPT仅用于语言编辑，包括清晰度、可读性和语法的改进。所有科学内容、解读和结论均由作者开发和验证。作者根据需要审阅和修改了文本，并对已发表文章的内容承担全部责任。

## 资金支持

本研究由雷杰普·塔伊普·埃尔多安大学科学研究项目单位（RTEU-BAP项目编号：TSA-2024-1609）资助。

## 竞争利益声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

## 致谢

本研究由雷杰普·塔伊普·埃尔多安大学（RTEU）科学研究项目计划（RTEU-BAP项目编号：TSA-2024-1609）资助。

Gül?en Ulu?am Atay | ?engül Alpay Karaoglu | Arif Bozdeveci | ?eyma Suyabatmaz | Gül?in Bayramo?lu

雷杰普·塔伊普·埃尔多安大学健康服务职业技术学院医学服务与技术系，土耳其里泽