毒力强的噬菌体vB_KpnP_JYSS5及其靶向K57肺炎克雷伯菌的解聚酶Dep11：特性分析及其在对抗生物膜和全身感染方面的治疗潜力

《Virology Journal》：The virulent phage vB_KpnP_JYSS5 and its depolymerase Dep11 targeting K57 Klebsiella pneumoniae: characterization and therapeutic potential against biofilm and systemic infection

摘要

背景

肺炎克雷伯菌经常导致医院内和社区获得性感染，对人类健康构成严重威胁。裂解性噬菌体能够在宿主细菌细胞内迅速繁殖并释放子代噬菌体，最终导致宿主细菌死亡。肺炎克雷伯菌的脱聚酶是一种能够特异性降解细菌表面多糖的酶，从而破坏细菌生物膜，这为预防和控制肺炎克雷伯菌感染提供了新方法。

方法

通过透射电子显微镜观察了噬菌体vB_KpnP_JYSS5的形态。使用双层琼脂平板法确定了最佳感染复数、吸附曲线、一步生长曲线以及温度和pH稳定性。在全基因组测序平台上（DNBSEQ-T7）对噬菌体基因组进行了测序。从噬菌体基因组中提取的假定脱聚酶基因（ORF11）进行了原核表达。通过平板计数、扫描电子显微镜和共聚焦激光扫描显微镜评估了该噬菌体及其脱聚酶的抗生物膜活性。通过腹腔注射肺炎克雷伯菌建立了小鼠感染模型，以评估脱聚酶的效果。

结果

噬菌体vB_KpnP_JYSS5能够特异性裂解K57型肺炎克雷伯菌菌株21AA3004。这是一种DNA基因组长度为40,795 bp的裂解性噬菌体。其最佳感染复数为0.001。平均每个细胞的噬菌体释放量约为114 PFU。该噬菌体在4°C至60°C的温度范围内以及pH值为5至11的条件下仍保持感染性。该噬菌体有效抑制了生物膜的形成，并降解了已存在的宿主菌株生物膜。由ORF11编码的Dep11酶能够有效降解荚膜，抑制生物膜的形成，并增强多粘菌素B和庆大霉素对细菌的杀灭作用。Dep11还能增强巨噬细胞的吞噬功能。在动物实验中，给予50 μg的Dep11后，感染小鼠的存活率提高了70%，同时降低了其肺组织中的四种促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ）的水平。

结论

噬菌体vB_KpnP_JYSS5是一种属于Autographivirales目的的新双链DNA噬菌体。脱聚酶Dep11能特异性靶向K57型肺炎克雷伯菌的荚膜多糖，使其成为治疗K57型肺炎克雷伯菌感染的有前景的治疗剂。