噬菌体纯化迎来快省时代:无需超速离心,透析也能高质量制备!

噬菌体纯化迎来快省时代:无需超速离心,透析也能高质量制备!

原创
来源:陈韩芳
2026-03-19 14:44:12
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核心提示:开发了一种快速、廉价且优化的噬菌体纯化浓缩新方法。

噬菌体,作为感染细菌的病毒,在生态调控、生物技术乃至医学治疗中扮演着日益重要的角色。然而,对噬菌体进行结构生物学研究,首先需要跨越一道难关——如何从富含杂质的培养液中高效、纯净地获得足够数量的噬菌体颗粒。

传统的噬菌体纯化方法依赖于氯化铯密度梯度超速离心。尽管该技术能够获得高纯度的噬菌体,但其操作复杂、耗时费力,且需要昂贵的超速离心机和具有生物毒性的氯化铯试剂。这不仅限制了实验的可及性,也对操作人员的安全构成潜在威胁。尤其对于那些生长在复杂、丰富培养基(如分离自葡萄酒生态体系的酒球菌)中的噬菌体而言,培养基中大量的糖、蛋白和代谢物等杂质使得纯化过程更加棘手。

为了解决这一长期困扰学界的难题,来自法国波尔多大学等单位的研究团队在2026年发表于《Bio-protocol》的研究中,提出了一种快速、廉价且优化的噬菌体纯化浓缩新方案。该研究旨在开发一种无需超速离心,即可从丰富培养基中获得高质量、高浓度噬菌体样品的方法,以满足负染电子显微镜等结构分析的要求,为噬菌体的基础研究和应用探索提供更便捷的技术支持。

 

研究的核心成果是建立了一套基于管式透析系统的噬菌体纯化与浓缩流程,并成功应用于酒球菌噬菌体OE33PA的制备中。该方案巧妙地避开了传统超速离心步骤,通过巧妙的组合拳,实现了高质量噬菌体颗粒的获取。

研究团队首先在含钙、镁离子的MRSΦ培养基中扩增宿主菌S277及其噬菌体OE33PA。通过优化感染复数,获得噬菌体裂解液。随后,利用简单的低温高速离心(20,000 × g2 h)初步浓缩噬菌体颗粒,重悬于噬菌体缓冲液中。这一步去除了大量可溶性小分子杂质。

真正的点睛之笔在于第二步,使用截留分子量为100 kDaFloat-A-Lyzer®透析装置进行纯化。研究人员将初步浓缩的噬菌体重悬液注入透析管,置于大量噬菌体缓冲液中温和搅拌透析。由于噬菌体颗粒尺寸远大于100 kDa的膜孔径(约10 nm),它们被截留在管内,而培养基中的色素、代谢物、小分子蛋白(如分子量25-40 kDa的裂解酶)等杂质则不断扩散至外部缓冲液中。通过每1.5-2小时更换一次外部缓冲液,直至管内液体完全无色(通常更换2次即可),便实现了高效的去污效果。透析结束后,再次通过高速离心将纯净的噬菌体浓缩至微量体积(10-50 μL),即可获得适用于电镜观察的超高浓度样品。

为了验证该方法的有效性,研究人员将新旧两种方法制备的OE33PA噬菌体样品进行了负染电镜成像对比。结果令人振奋:采用传统方法制备的样品中,背景充斥着大量细小杂质,严重干扰了噬菌体结构的清晰观察。而按照本研究的透析新方案获得的样品,背景极其干净,噬菌体颗粒清晰可辨,甚至连尾部的基板结构这种精细亚单位都一览无余。这充分证明,该方法制备的样品纯净度完全满足甚至超越了结构分析的需求。

值得一提的是,该方案还贴心地考虑到了低滴度噬菌体(如某些温和噬菌体)的制备需求。通过处理更大体积的裂解液(如2 L),同样可以遵循上述流程,最终获得足够数量和纯度的样品,极大地拓展了该方法的适用范围。

总而言之,这项研究为噬菌体学界带来了一份降本增效的实用指南。它用简单、廉价的透析装置替代了昂贵、复杂的超速离心,不仅显著降低了设备门槛和操作风险,更在保证甚至提升样品质量的同时,大幅缩短了制备周期。这套方案的问世,无疑将推动更多实验室,特别是资源相对有限的研究团队,能够轻松开展高质量的噬菌体结构生物学研究,从而加速我们对这些微小而强大的生命体的认知与利用。

参考文献:https://bio-protocol.org/en/bpdetail?id=5608&type=0

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