中国工程院食品安全院士团队

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大肠杆菌O157 已成为一种主要的食物和水传播病原体，该菌株产生的志贺毒素可导致危及生命的并发症，包括出血性结肠炎和溶血性尿毒症综合征。婴儿和儿童尤其在感染大肠杆菌 O157 后容易患上溶血性尿毒症综合征。传统的培养方法，如选择性琼脂铺板和生化检测，需要的步骤多时间长。其他方法，包括分子和免疫学方法，需要专门的设备和专业知识，比基于培养的方法更昂贵，并且无法区分活细菌和死细菌。

噬菌体具有高度特异性和仅感染活细菌的能力，可以用在特异性细菌检测中。离体噬菌体工程技术涉及组装和重新启动合成噬菌体基因组，从而实现完全合成和灵活的噬菌体设计。合成噬菌体基因组可以使用 PCR 扩增或合成的 DNA 片段构建，然后可以用不同的方法组装最后，可以使用传统的转化技术，使用缺乏细胞壁的L型细菌或无细胞转录翻译（TX-TL）系统来产生嵌合体噬菌体。体外DNA组装是一种简单快速的噬菌体工程技术。

在这项研究中，作者提出了一种合成具有 68 kb 基因组的大肠杆菌 O157 特异性噬菌体的体外方法。高效的噬菌体合成方法使靶向噬菌体可用于各种应用，包括针对耐药细菌的治疗。我们使用噬菌体进行了一项概念验证研究，以检测表达其靶受体的细菌。通过检测标签插入位点的比较，作者展示了一种基于合成标记噬菌体的快速且超灵敏的大肠杆菌 O157 检测系统。基于合成噬菌体的检测方法可以扩展到其他病原菌，从而可以同时监测和检测各种病原菌。

图 1 体外合成示意图

注：O157_vB噬菌体合成的图示。从噬菌体基因组中扩增出具有重叠区域的DNA片段，并在体外进行组装。将组装好的产品电穿孔到大肠杆菌HST08中。噬菌体最终在细菌内部重新启动，并通过感染平板前添加到样品中的大肠杆菌O157进行繁殖。b所使用的11个氨基酸肽（HiBiT）标签和DNA片段的插入位点的图示。使用含有HiBiT序列的PCR引物在gp37（次要衣壳蛋白）或gp64（裂解酶）的C末端产生具有HiBiT标签的O157_vB噬菌体。每个样品制备八个碎片。比例尺表示1kb。c评估天然和HiBiT标记的O157_vB噬菌体对18株大肠杆菌菌株的裂解活性。

结论：本研究开发的基于 HiBiT 标记的噬菌体检测方法在检测时间方面优于基于培养的方法。与基于 PCR 的检测不同，它可以轻松直接地进行检测，并区分活细胞和死细胞。此外，与噬菌体颗粒吸附或基于荧光标记的噬菌体检测方法相比，它的准确性更高，并且比基于报告基因噬菌体的检测更容易执行。这些快速准确的大肠杆菌 O157 检测方法可以扩展到其他病原菌，从而有可能同时监测和检测各种食源性病原体和病原菌。最后，我们描述的噬菌体合成方法可用于耐药细菌和难治性感染的合成噬菌体疗法。其合成时间短，也可用于检测新出现的细菌感染。

参考来源：Tamura A, Azam AH, Nakamura T, Lee K, Iyoda S, Kondo K, Ojima S, Chihara K, Yamashita W, Cui L, Akeda Y, Watashi K, Takahashi Y, Yotsuyanagi H, Kiga K. Synthetic phage-based approach for sensitive and specific detection of Escherichia coli O157. Commun Biol. 2024 May 6;7(1):535. doi: 10.1038/s42003-024-06247-w. PMID: 38710842; PMCID: PMC11074155.

来源：微生物安全与健康网，作者~翟慧潺。