【摘 要】
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目的:从不同的外界环境中分离和纯化铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)烈性噬菌体,鉴定这些噬菌体的重要生物学特性,如基因组特征、形态学特征、裂解谱和抗菌效果等,从而筛选出可用于治疗性试验的噬菌体候选株;通过构建小鼠急、慢性肺部感染模型评估噬菌体在体内的抗菌活性,为开发新型抗铜绿假单胞菌制剂提供理论基础和实验依据。方法:以铜绿假单胞菌实验室菌株PAO1、ATCC27853、P
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目的:从不同的外界环境中分离和纯化铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)烈性噬菌体,鉴定这些噬菌体的重要生物学特性,如基因组特征、形态学特征、裂解谱和抗菌效果等,从而筛选出可用于治疗性试验的噬菌体候选株;通过构建小鼠急、慢性肺部感染模型评估噬菌体在体内的抗菌活性,为开发新型抗铜绿假单胞菌制剂提供理论基础和实验依据。方法:以铜绿假单胞菌实验室菌株PAO1、ATCC27853、PA14为宿主,通过双层琼脂平板法,分离、纯化和验证铜绿假单胞菌烈性噬菌体;纯化后的噬菌体通过聚乙二醇(polyethylene glycol 8000,PEG8000)进行颗粒浓缩,以及经氯化铯(cesium chloride,Cs Cl)密度梯度超高速离心去除噬菌体溶液中所含大量的内毒素;通过噬斑测定实验观察噬菌体在含不同细菌平板上形成的噬斑表型特征,进而测定噬菌体的裂解谱;用2%磷钨酸钾(potassium phosphotungstate)对病毒粒子进行负染色后置于透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)下观察噬菌体的微观形态特征;利用无水乙醇沉淀法制备噬菌体基因组,并送生物公司进行测序;通过监测细菌生长动力学观察噬菌体体外抗菌活性;以及利用实验室菌株PAO1和临床分离多重耐药(multi-drug resistance,MDR)铜绿假单胞菌W19和琼脂包裹的粘液型菌株FRD1构建小鼠急、慢性肺炎模型,通过检测感染小鼠肺部细菌克隆形成单位(colony-forming units,CFU)、支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中细胞因子(白细胞介素(interleukin,IL)-6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α)变化,以及肺组织病理学,从多方面评估体内噬菌体疗效。结果:本次实验以PAO1和ATCC27853为宿主菌,成功地分离纯化得到4株烈性噬菌体,分别命名为HX1、MYY9、MYY16、TH15。首先,H X1和MYY9噬菌斑形态为圆形、清晰、透明;MYY16噬菌斑大小不一、形状不规则,边缘模糊中间清晰,透明度不及其他3株;TH15噬菌斑小但清晰、透明。第二,TEM观察显示:根据国际病毒分类委员会(Internatio nal Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV),TH15含有可收缩的尾部,属于有尾噬菌体目(Caudovirales),肌尾噬菌体科(Myoviridae);其他三株含有不可收缩的短尾,属于有尾噬菌体目,短尾噬菌体科(Podovir idae)。裂解谱结果显示:HX1和MYY9最宽为87.10%,MYY16居中为70.97%,TH15最窄为58.06%。基因组测序和分析结果显示HX1和MYY9碱基序列具有高度一致性,达97.84%,两者均属于phi KMV-like噬菌体属,并与该属中其他成员高度相似。通过预测基因组中每个编码序列(coding sequences,CDS)的氨基酸产物分析结果显示:基因组中均未发现与抗生素耐药性、毒力因子编码基因或溶原性基因(如位点特异性整合酶或阻遏物)等不利于噬菌体疗法的序列。第三,体外细菌动力学实验结果表明M YY16对宿主菌的抑制作用弱于HX1和MYY9。具体来讲,即使在MOI(multiplicity of infections,感染复数)=0.000001情况下,HX1、MYY9也能有效地抑制PAO1的生长,相反,当MOI<1时,MYY16对PAO1没有明显的抑制作用。其次,HX1和MYY9均能有效抑制临床菌W19和F RD1的生长。最后,PAO1和W19用于构建小鼠急性肺炎模型,高产粘液型菌株FRD1用于小鼠慢性肺炎模型,噬菌体作用于以上两种感染模型,均能使肺部细菌CFU值下降,降低BALF中促炎性细胞因子IL-6、TNF-α的合成和释放,减轻肺组织炎症应答和组织损伤。结论:本研究实验分离的铜绿假单胞菌烈性噬菌体在体内外均能很好地发挥其抗菌作用,降低感染的肺组织细菌定殖,减轻肺部炎症反应,对细菌感染有一定的治疗效果。
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