利用生物发光报告噬菌体灵敏检测 阪崎克罗诺杆活菌

阪崎克罗诺杆菌（Cs）是一种食源性致病菌，主要通过婴儿配方奶粉污染从而引起新生儿感染。该细菌可以引起败血症、坏死性肠炎和脑膜炎，特别是在婴儿和免疫功能低下的个体中。在估计约 40 CFU 的感染剂量下，阪崎克罗诺杆菌的死亡率高达 80-1000%，并会导致危及生命或长期的严重慢性后遗症。

阪崎克罗诺杆菌凭借其形成生物膜并抵抗高温和干燥的能力，可以在恶劣的条件下生存。因此，阪崎克罗诺杆菌不仅可以在婴儿配方奶粉中找到，还可以在各种类型的食物（包括干粉食品）和食品生产环境中找到，这增加了弱势群体的感染风险。

作为细菌病毒，噬菌体在感染的第一步特异性识别其细菌宿主，然后在注射其基因组后劫持宿主机制新合成后代病毒粒子。在感染的最后一步，噬菌体 holin（一种积累在宿主细菌内膜上并刺穿的小跨膜蛋白）和内溶素（一种肽聚糖水解酶）的作用是降解宿主细胞以释放后代。因此，通过将报告基因掺入噬菌体基因组中，可以在噬菌体扩增过程中监测适当活细菌细胞的存在以及报告基因的表达。

在该研究中，作者通过对快速感染的裂解噬菌体 ΦC01 进行基因工程改造，开发了基于 luxCDABE 的报告噬菌体作为可行的阪崎克罗诺杆菌检测工具。通过调节噬菌体 holin，报告噬菌体感染发出的生物发光信号不能迅速衰减，但可以稳定以充分报告活阪崎克罗诺杆菌的存在。 使用 holin 截短的生物发光报告噬菌体 ΦC01_lux_Δhol 快速、灵敏地检测人工污染的食物和食品接触表面中的 阪崎克罗诺杆菌。

图 1 检测示意图

结论：工程化报告噬菌体 ΦC01_lux_Δhol 通过感染活阪崎克罗诺杆菌产生生物发光信号，活阪崎克罗诺杆菌是婴儿和免疫功能低下个体中危及生命的传染病的病原体。噬菌体 holin 的截短延迟了毒力报告噬菌体对宿主细菌的裂解，从而稳定了发射的光信号。结果显示，ΦC01_lux_Δhol 可以在总共 7 小时内分别在人工污染的食品和食品接触表面模型中检测到至少 2 CFU/ml 的活阪崎克罗诺杆菌和 2.1 CFU/ml 的干燥阪崎克罗诺杆菌，而无需添加任何底物。总之，本研究中设计的报告噬菌体 ΦC01_lux_Δhol 可以开发为一种强大的生物传感器，用于快速、可靠、易于使用和特异性地检测复杂基质中的活阪崎克罗诺杆菌。作者研究中使用的 holin 调节策略也可用于克服基于裂解噬菌体的报告基因系统中的常见问题，即信号不稳定等。

参考来源：Kim D, Kim M. Sensitive detection of viable Cronobacter sakazakii by bioluminescent reporter phage emitting stable signals with truncated holin. Food Res Int. 2023 Dec;174(Pt 2):113665. doi: 10.1016/j.foodres.2023.113665. Epub 2023 Nov 4. PMID: 37981373..