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，被認為是控制細菌感染的有力候選。然而，噬菌體的宿主范圍有限，限制了其在多種細菌感染中的應用。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，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，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特性和遺傳穩(wěn)定性，為其實用化應用提供了重要保障。
關鍵發(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域的應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，能夠在較寬的溫度和 pH 范圍內(nèi)保持活性。
未來展望與應用潛力
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域的應用提供了新的可能性，也為其他細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應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。
