沙門氏菌污染問題與噬菌體療法的潛力
沙門氏菌是一種廣泛存在于牛奶及奶制品中的食源性病原菌，能夠引發(fā)嚴(yán)重的胃腸炎，尤其對老年人、嬰幼兒和免疫力低下的人群構(gòu)成較大威脅。目前，沙門氏菌的耐藥性問題日益突出，給傳統(tǒng)治療帶來了困難。噬菌體作為細(xì)菌的天然“捕食者”，具有特異性高、安全性好、成本低等優(yōu)點，被認(rèn)為是控制細(xì)菌感染的有力候選。然而，噬菌體的宿主范圍有限，限制了其在多種細(xì)菌感染中的應(yīng)用。因此，通過基因工程手段改造噬菌體，擴展其宿主范圍，成為當(dāng)前研究的熱點。
圖1. PH204同源重組的基本原理及cauda蛋白基因示意圖
噬菌體改造與宿主范圍擴展
通過基因編輯技術(shù)，將 T5 類噬菌體 PH204 的長尾纖維基因（PB3 和 PB4）替換為來自噬菌體 SP76 的相應(yīng)基因片段，成功構(gòu)建了兩種重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3。這種改造顯著擴展了噬菌體的宿主范圍，使其能夠裂解更多的沙門氏菌菌株。實驗結(jié)果顯示，改造后的噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3 能夠裂解 54 種沙門氏菌菌株，而原始噬菌體 PH204 僅能裂解 30 種。這一發(fā)現(xiàn)表明，通過基因工程手段可以有效地擴展噬菌體的宿主范圍，增強其抗菌能力。
噬菌體在牛奶中的應(yīng)用效果
研究人員進一步測試了重組噬菌體在牛奶中的抗菌效果。實驗中，將重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3 以及原始噬菌體 PH204 分別加入含有沙門氏菌 ZWSA605 的牛奶中，在 20℃下培養(yǎng) 8 小時后，發(fā)現(xiàn) RPA1-3 和 RPB1-3 能夠顯著降低牛奶中的細(xì)菌數(shù)量，分別降低了 1.51 log10 CFU/mL 和 2.18 log10 CFU/mL。盡管重組噬菌體的溶菌活性略低于原始噬菌體，但這一結(jié)果仍然表明，經(jīng)過基因改造的噬菌體在實際應(yīng)用中具有潛在的抗菌效果，可以作為一種有效的生物控制手段來減少牛奶中的沙門氏菌污染。
噬菌體改造的生物學(xué)特性與穩(wěn)定性
除了抗菌效果外，研究人員還對重組噬菌體的生物學(xué)特性進行了評估。結(jié)果顯示，重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3 在溫度和 pH 穩(wěn)定性方面與原始噬菌體 PH204 相當(dāng)，能夠在較寬的溫度和 pH 范圍內(nèi)保持活性。此外，通過多代繁殖穩(wěn)定性測試，研究人員發(fā)現(xiàn)重組噬菌體的基因在多代繁殖過程中保持穩(wěn)定，沒有發(fā)生突變。這些結(jié)果表明，基因改造后的噬菌體不僅具有擴展的宿主范圍，還保持了良好的生物學(xué)特性和遺傳穩(wěn)定性，為其實用化應(yīng)用提供了重要保障。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)
1、通過將噬菌體 PH204 的長尾纖維基因（PB3 和 PB4）替換為噬菌體 SP76 的相應(yīng)基因片段，成功構(gòu)建了重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3，顯著擴展了噬菌體的宿主范圍，使其能夠裂解更多的沙門氏菌菌株。
2、重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3 能夠裂解 54 種沙門氏菌菌株，而原始噬菌體 PH204 僅能裂解 30 種。這些重組噬菌體在牛奶中表現(xiàn)出對沙門氏菌的顯著抑制效果，為噬菌體療法在食品生物控制領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。
3、重組噬菌體 RPA1-3 和 RPB1-3 在溫度和 pH 穩(wěn)定性方面與原始噬菌體 PH204 相當(dāng)，能夠在較寬的溫度和 pH 范圍內(nèi)保持活性。
未來展望與應(yīng)用潛力
這項研究通過基因工程手段成功改造了 T5 類噬菌體，擴展了其宿主范圍，并在牛奶中展示了對沙門氏菌的抑制效果。這一成果不僅為噬菌體療法在食品生物控制領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性，也為其他細(xì)菌感染的治療提供了新的思路。未來的研究可以進一步探索噬菌體改造的機制，優(yōu)化改造策略，提高噬菌體的抗菌效果和穩(wěn)定性。此外，還可以將這種改造技術(shù)應(yīng)用于其他類型的噬菌體，以開發(fā)出針對更多病原菌的新型噬菌體療法，為解決抗生素耐藥性問題提供新的解決方案。
參考來源：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.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~陳富。
