工程化噬菌体：对抗沙门氏菌的新策略
发布时间：2025-06-23 浏览次数：64 分享：
沙门氏菌污染问题与噬菌体疗法的潜力
沙门氏菌是一种广泛存在于牛奶及奶制品中的食源性病原菌，能够引发严重的胃肠炎，尤其对老年人、婴幼儿和免疫力低下的人群构成较大威胁。目前，沙门氏菌的耐药性问题日益突出，给传统治疗带来了困难。噬菌体作为细菌的天然“捕食者”，具有特异性高、安全性好、成本低等优点，被认为是控制细菌感染的有力候选。然而，噬菌体的宿主范围有限，限制了其在多种细菌感染中的应用。因此，通过基因工程手段改造噬菌体，扩展其宿主范围，成为当前研究的热点。
图1. PH204同源重组的基本原理及cauda蛋白基因示意图
噬菌体改造与宿主范围扩展
通过基因编辑技术，将 T5 类噬菌体 PH204 的长尾纤维基因（PB3 和 PB4）替换为来自噬菌体 SP76 的相应基因片段，成功构建了两种重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3。这种改造显著扩展了噬菌体的宿主范围，使其能够裂解更多的沙门氏菌菌株。实验结果显示，改造后的噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3 能够裂解 54 种沙门氏菌菌株，而原始噬菌体 PH204 仅能裂解 30 种。这一发现表明，通过基因工程手段可以有效地扩展噬菌体的宿主范围，增强其抗菌能力。
噬菌体在牛奶中的应用效果
研究人员进一步测试了重组噬菌体在牛奶中的抗菌效果。实验中，将重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3 以及原始噬菌体 PH204 分别加入含有沙门氏菌 ZWSA605 的牛奶中，在 20℃下培养 8 小时后，发现 RPA1-3 和 RPB1-3 能够显著降低牛奶中的细菌数量，分别降低了 1.51 log10 CFU/mL 和 2.18 log10 CFU/mL。尽管重组噬菌体的溶菌活性略低于原始噬菌体，但这一结果仍然表明，经过基因改造的噬菌体在实际应用中具有潜在的抗菌效果，可以作为一种有效的生物控制手段来减少牛奶中的沙门氏菌污染。
噬菌体改造的生物学特性与稳定性
除了抗菌效果外，研究人员还对重组噬菌体的生物学特性进行了评估。结果显示，重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3 在温度和 pH 稳定性方面与原始噬菌体 PH204 相当，能够在较宽的温度和 pH 范围内保持活性。此外，通过多代繁殖稳定性测试，研究人员发现重组噬菌体的基因在多代繁殖过程中保持稳定，没有发生突变。这些结果表明，基因改造后的噬菌体不仅具有扩展的宿主范围，还保持了良好的生物学特性和遗传稳定性，为其实用化应用提供了重要保障。
关键发现
1、通过将噬菌体 PH204 的长尾纤维基因（PB3 和 PB4）替换为噬菌体 SP76 的相应基因片段，成功构建了重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3，显著扩展了噬菌体的宿主范围，使其能够裂解更多的沙门氏菌菌株。
2、重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3 能够裂解 54 种沙门氏菌菌株，而原始噬菌体 PH204 仅能裂解 30 种。这些重组噬菌体在牛奶中表现出对沙门氏菌的显著抑制效果，为噬菌体疗法在食品生物控制领域的应用提供了新的可能性。
3、重组噬菌体 RPA1-3 和 RPB1-3 在温度和 pH 稳定性方面与原始噬菌体 PH204 相当，能够在较宽的温度和 pH 范围内保持活性。
未来展望与应用潜力
这项研究通过基因工程手段成功改造了 T5 类噬菌体，扩展了其宿主范围，并在牛奶中展示了对沙门氏菌的抑制效果。这一成果不仅为噬菌体疗法在食品生物控制领域的应用提供了新的可能性，也为其他细菌感染的治疗提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索噬菌体改造的机制，优化改造策略，提高噬菌体的抗菌效果和稳定性。此外，还可以将这种改造技术应用于其他类型的噬菌体，以开发出针对更多病原菌的新型噬菌体疗法，为解决抗生素耐药性问题提供新的解决方案。
参考来源：Zheng X, Wang X, Li P, et al. The change of long tail fibers expanded the host range of a T5-like Salmonella phage and its application in milk[J]. BMC microbiology, 2025, 25(1): 169.
来源：微生物安全与健康网，作者~陈富。
