全自动生长曲线分析仪

Epseptimavirus KKP3831 – a new species of Salmonella-specific virulent phage: comprehensive biological and genomic characterization and potential for translocation through the intestinal epithelium

Epseptimavirus KKP3831——一株新型沙门氏菌特异性烈性噬菌体：完整生物学与基因组学表征及跨肠道上皮细胞转运潜力

来源：Microbial Pathogenesis, Volume 207, 2025, 107921

《微生物发病机制》，2025年，第207卷，文章编号107921

摘要

沙门氏菌是沙门氏菌病的致病菌，也是主要食源性致病菌之一，由于抗生素滥用导致多重耐药菌株日益增多，噬菌体疗法成为治疗相关感染的替代方法。本研究旨在分离并全面表征一株针对多重耐药肠道沙门氏菌KKP 998的特异性噬菌体，通过透射电镜与全基因组测序确定其分类地位，分析其基因组不含耐药基因、毒素基因及温和噬菌体相关整合基因；该噬菌体为Epseptimavirus属新种，可感染多种沙门氏菌血清型，在50%的测试菌株中产生子代颗粒，具有部分宿主特异性；它可通过Caco-2单细胞层进行双向跨膜转运，呈现明显剂量依赖性，且仅轻微依赖孵育时间。该噬菌体具备严格烈性、潜伏期短、释放量适中的特点，是防控多重耐药沙门氏菌的理想候选者，其跨肠道上皮转运能力提示需深入研究噬菌体在体内的循环机制与抗菌之外的作用。

关键词

烈性噬菌体；沙门氏菌；多重耐药；基因组分析；跨膜转运；Caco-2细胞系

研究目的

分离并全面鉴定靶向多重耐药肠道沙门氏菌的新型特异性噬菌体，明确其形态学、生物学特性与基因组特征，评估其裂解谱、稳定性及跨肠道上皮细胞屏障的转运能力，为开发防控多重耐药沙门氏菌的噬菌体制剂提供科学依据。

研究思路

从城市污水中分离靶向多重耐药沙门氏菌KKP 998的噬菌体，经纯化扩增后通过透射电镜观察形态，测定一步生长曲线、吸附动力学、宿主谱、理化稳定性；利用全基因组测序进行注释与分类鉴定，分析是否含有毒力与耐药基因；通过Caco-2肠道上皮细胞模型评估噬菌体的双向跨膜转运能力，综合评价其作为噬菌体疗法候选株的潜力。

研究亮点

1. 分离获得一株针对多重耐药沙门氏菌的新型烈性噬菌体KKP3831，被ICTV认定为Epseptimavirus属新种。

2. 噬菌体基因组不含抗生素耐药基因、毒力基因及温和噬菌体整合相关基因，具备临床应用安全性。

3. 该噬菌体潜伏期仅20分钟，释放量适中，裂解谱较广，可感染多种主流沙门氏菌血清型。

4. 首次证实该噬菌体可通过肠道上皮Caco-2单细胞层实现顶端-基底与基底-顶端双向转运，呈明显剂量依赖性。

5. 噬菌体在-20℃至50℃、pH3至11范围内保持稳定，适应复杂环境能力强。

可延伸的方向

1. 构建该噬菌体与其他沙门氏菌噬菌体的复合制剂，扩大裂解谱并延缓细菌抗性产生。

2. 深入解析噬菌体跨肠道上皮细胞转运的分子机制，明确胞内转运通路。

3. 开展动物实验评估该噬菌体在体内的杀菌效果、分布代谢与免疫调节作用。

4. 改造噬菌体裂解酶（内溶素）开发不引发抗性的新型抗菌制剂。

5. 研究该噬菌体在食品基质中的应用效果，用于食品加工环节的沙门氏菌控制。

6. 探索噬菌体跨上皮转运对机体免疫的影响，拓展噬菌体的免疫调控应用。

测量的数据及研究意义

1. 测量了噬菌体对81株细菌的裂解谱与侵染效率（EOP），数据来自表2，用于明确噬菌体的宿主范围与杀菌特异性，评估应用潜力。

2. 测量了一步生长曲线，数据来自图2，用于确定噬菌体潜伏期（20分钟）、上升期与裂解量（42±4 PFU/细胞），判断增殖效率。

3. 测量了吸附动力学曲线，数据来自图3，用于分析噬菌体与宿主菌的结合速率，指导应用条件优化。

4. 测量了不同MOI下宿主菌的生长抑制曲线，数据来自图4，用于确定最小抑菌复数（miMOI），明确最佳使用剂量。

5. 测量了不同温度、pH、紫外照射后的噬菌体效价，数据来自图5，用于评估噬菌体环境稳定性，指导储存与应用。

6. 测量了噬菌体在Caco-2细胞模型的双向转运量，数据来自图11、图12、图13、图14与表3，用于揭示噬菌体跨肠道上皮转运规律与体内分布潜力。

7. 完成噬菌体全基因组测序与注释，数据来自图7、图8、图9、图10，用于确定分类地位、安全性及功能基因组成。

结论

1. 成功分离鉴定沙门氏菌特异性烈性噬菌体KKP3831，属于有尾噬菌体纲、Demerecviridae科、Epseptimavirus属，为国际新种。

2. 该噬菌体为严格烈性，无耐药、毒力及溶原化相关基因，对多重耐药沙门氏菌具有高效裂解能力。

3. 噬菌体潜伏期短、稳定性强、宿主谱较广，可裂解多种临床与食品相关的沙门氏菌血清型，适合噬菌体疗法与食品生物防控。

4. 该噬菌体可通过肠道上皮细胞层进行双向跨膜转运，转运效率呈剂量依赖性，提示其可在体内系统性分布。

5. 综合生物学与基因组特征表明，KKP3831是治疗与防控多重耐药沙门氏菌感染的优秀候选噬菌体。

使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义

本研究采用芬兰Bioscreen C Pro全自动生长分析仪，高通量、高精度测定不同感染复数（MOI）下沙门氏菌宿主菌的生长动力学曲线，实时监测OD600变化。通过定量分析菌体生长速率、延滞期、稳定期密度与抑制程度，精准确定噬菌体的最小抑菌复数（miMOI），客观评价不同剂量噬菌体对宿主菌的抑制效果；该仪器消除人工操作误差，提供高重复性生长数据，为评估噬菌体杀菌效率、确定最佳使用条件、验证烈性噬菌体的抑菌机制提供可靠的定量支撑，确保实验结果的科学性与应用剂量的准确性。