环境水源的处理:蛭弧菌-噬菌体与SODIS同时给药
环境水源的处理:蛭弧菌-噬菌体与SODIS同时给药
正文:全球有20亿人生活在缺水国家,随着气候变化与人口增长,进一步加剧了水资源危机,而环境水源中的病原体,如铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌多重耐药(MDR)和广泛耐药(XDR)菌株的出现,导致人们的饮水安全进一步受到威胁。传统水处理方法如氯消毒、紫外线、SODIS 等存在一定局限性,仍然导致细菌残留的情况发生。同时应用捕食性细菌HW1和噬菌体ABTW1,并结合日晒消毒(SODIS),以减少环境水源中的污染。对HW1 和 ABTW1 给药方案进行优化,结果表明,在96 h共培养期间,0 h同时施用HW1和ABTW1在鲍曼不动杆菌中减少了最大的log,在0 h初始给药B. bacteriovorus,并在24 h添加噬菌体ABTW1时获得了类似的对数减少。在放大体积试验中将冻干噬菌体制剂(0.5 M 蔗糖和 1% 明胶)与标准液体噬菌体接种物进行比较,也同样获得了类似的对数减少结果,因此将标准噬菌体液体接种物评估为 6 小时 SODIS 的预处理。 HW1-噬菌体 ABTW1 组合以及仅 HW1 预处理(均使用 SODIS)均显著降低鲍曼不动杆细胞计数(分别为 8.32 和 8.38 log)降至检测限以下。然而,分子分析表明鲍曼不动杆菌仍然存在(约 3 对数减少)。因此,建议进一步优化拟菌-噬菌体组合进一步优化,以提高两种生物防治剂,特别是噬菌体对猎物的裂解作用。
结果:
图 1:蛭弧菌-噬菌体共捕食优化试验的实验设置(a) 蛭弧菌HW1在0 h接种到ARW,随后在24 h接种噬菌体ABTWI。 (b)在0 h接种噬菌体ABTW1,然后在24 h接种蛭弧菌HW1 ;(c)在0 h同时接种蛭弧菌HW1和ABTW1。
投加顺序优化结果
- 最佳策略:同时投加(0小时),CFU减少5.66 log,GC减少3.97 log
- 次优策略:先加Bdellovibrio,后加噬菌体,效果接近,但时间更长
- 最差策略:先加噬菌体,后加Bdellovibrio,细菌有再生现象
图2: EMA-qPCR测定的鲍曼不动杆菌AB3的CFU/mL
冻干噬菌体制剂评估
- 最佳保护剂:0.5 M 蔗糖 + 1% 明胶
- 冻干后活性损失最小(仅0.6 log),4周后仍保持高活性
- 与液态制剂对比:
- 在1L体系中效果无显著差异,但液态制剂更稳定,后续实验采用液态
表:噬菌体冻干实验中ABTW1的噬菌斑计数(PFU/mL)。
与SODIS联用效果
- 预处理 + SODIS 6小时:
- Bdellovibrio + 噬菌体 → CFU降至BDL(<1 CFU/mL)
- 仅Bdellovibrio → 同样有效
- 仅噬菌体 → 效果较差
- 分子水平残留:
- qPCR显示仍有~3 log GC残留,提示可能存在VBNC状态细胞
表:鲍曼不动杆菌不同处理过程中获得的细胞计数(CFU/mL)和基因拷贝数(GC/mL)
讨论与机制推测
- Bdellovibrio主导裂解:噬菌体在贫营养环境中复制受限
- 表型可塑性抵抗:
- 单一捕食者易引发细菌抵抗,联合处理可克服此问题
- 基因表达变化:
- 可能下调毒力基因,增加对SODIS的敏感性
结论:同时投加Bdellovibrio与噬菌体是最佳策略,联合SODIS可显著降低XDR A. baumannii。冻干噬菌体制剂可用于长期存储,但液态更稳定,分子分析提示仍需优化以完全清除细菌。
参考来源:10.1016/j.jece.2024.112359
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