Characterization and genomic insights into bacteriophages Kpph1 and Kpph9 against hypervirulent carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae
噬菌体Kpph1和Kpph9针对高致病性碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的特性鉴定与基因组学研究
来源：Virulence 2025, Volume 16, Number 1, 2450462
《毒力》，2025年，第16卷，第1期，文章编号2450462
摘要
本研究分离鉴定两株靶向K2血清型高毒力碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的裂解噬菌体Kpph1与Kpph9，系统分析其形态学、宿主谱、一步生长曲线、稳定性、杀菌与抗生物膜活性，并开展全基因组测序与比较基因组分析。两株噬菌体均具有宽pH（4–11）与温度（≤50℃）耐受性，能高效抑制细菌生长、阻断生物膜形成并降解成熟生物膜。基因组分析显示二者均不含毒力、耐药及整合酶基因，安全性高；Kpph1属于Webervirus属新种，Kpph9属于Drulisvirus属新种，均编码两个可能具有解聚酶活性的尾丝蛋白。研究表明Kpph1与Kpph9在高毒力耐药肺炎克雷伯菌感染防控中具有重要应用潜力。
关键词
高致病性碳青霉烯耐药菌株；肺炎克雷伯菌；噬菌体鉴定；基因组分析；解聚酶；生物膜；裂解噬菌体；治疗潜力
研究目的
分离筛选靶向K2型高毒力碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的裂解噬菌体，明确其生物学特性与基因组特征，鉴定潜在解聚酶，评估其抗菌与抗生物膜应用价值。
研究思路
从医院污水中分离纯化靶向肺炎克雷伯菌NUHL30457的噬菌体；通过电镜、宿主谱、最佳MOI、一步生长、温度/pH稳定性完成表型鉴定；测定噬菌体对浮游菌与生物膜的抑制/清除效果；全基因组测序与功能注释，解析核心基因与进化地位；预测并分析尾丝蛋白中的解聚酶结构域。
研究亮点
1 获得两株安全型裂解噬菌体，无耐药、毒力与溶原基因，适合临床应用。
2 噬菌体兼具强裂解活性与优异环境稳定性，广谱适配临床应用场景。
3 同时具备抑制生物膜形成与破坏成熟生物膜的双重功能。
4 首次发现同株噬菌体编码两个潜在解聚酶，为宿主识别与生物膜降解提供双重保障。
5 分属不同科属但靶向同一K2型宿主，为噬菌体鸡尾酒开发提供理想组合。
可延伸的方向
1 体外表达与验证解聚酶活性，明确其K2血清型特异性降解功能。
2 构建Kpph1与Kpph9鸡尾酒制剂，扩大宿主范围并延缓抗性产生。
3 开展动物感染模型实验，验证噬菌体体内治疗效果。
4 解析尾丝蛋白与荚膜多糖结合的分子机制，指导噬菌体改造。
5 结合噬菌体与抗生素，开发协同清除耐药菌与生物膜的联合方案。
测量的数据及研究意义
1 噬斑形态与电镜形态数据（图1a–d），确定噬菌体分类与结构特征，光晕提示解聚酶活性。
2 最佳MOI数据（图2a、b），明确最高效侵染条件，为杀菌实验提供参数。
3 一步生长曲线数据（图2c、d），确定潜伏期、裂解周期与裂解量，反映复制效率。
4 pH与温度稳定性数据（图2e–h），证明噬菌体环境耐受性强，适合储存与应用。
5 不同MOI下宿主杀菌曲线OD600数据（图3a、b），证实噬菌体高效抑制细菌生长。
6 生物膜抑制与清除结晶紫定量数据（图3c、d），显示噬菌体显著抑制形成并破坏成熟生物膜。
7 全基因组注释与系统发育数据（图4、6、7），确定分类地位与安全性，定位解聚酶基因。
8 尾丝蛋白结构域预测数据（图5），提示两个尾丝蛋白均可能具有解聚酶功能。
结论
1 成功分离两株靶向K2型高毒力碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的裂解噬菌体Kpph1和Kpph9。
2 两株噬菌体均具有良好环境稳定性、强裂解能力与显著抗生物膜活性。
3 基因组安全无致病风险，属于不同属的新噬菌体物种，无进化冗余。
4 均编码两个潜在荚膜解聚酶，是识别宿主与降解生物膜的关键功能蛋白。
5 Kpph1与Kpph9是理想的抗菌候选制剂，可单独或联用防控高毒力耐药肺炎克雷伯菌感染。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长分析仪在37℃条件下连续24小时、每20分钟自动监测OD600，精准定量不同MOI下Kpph1与Kpph9对肺炎克雷伯菌NUHL30457的动态生长抑制过程；客观反映噬菌体浓度依赖性抑菌效果与时效关系，确定最佳杀菌MOI范围，排除人工操作误差，为噬菌体裂解能力评价、抗菌效果验证提供高通量、标准化、可重复的动力学数据，是核心杀菌活性的定量依据。