广西大学发现新型噬菌体vB_EcoM_GXW16高效攻克禽类多重耐药大肠杆菌

广西大学发现新型噬菌体vB_EcoM_GXW16高效攻克禽类多重耐药大肠杆菌

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来源:匡小丽
2026-04-01 09:22:03
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核心提示:广西大学团队从家禽养殖场废水中分离出烈性噬菌体vB_EcoM_GXW16,其对禽源大肠杆菌裂解率达70.91%,无安全风险基因,环境耐受性优异,在肉鸡感染模型中最高可将存活率提升至83.33%,为禽类耐药大肠杆菌病防控提供了全新安全的生物候选方案。

近日,广西大学动物科学技术学院联合云南农业大学动物医学院的研究团队在《Poultry Science》发表研究成果,成功从家禽养殖场废水中分离并鉴定出一株烈性噬菌体 vB_EcoM_GXW16。该噬菌体对多重耐药禽致病性大肠杆菌APEC)具有广谱裂解活性和显著的体内外防控效果,基因组无安全风险相关基因,为禽类大肠杆菌病的生物防治提供了新的候选制剂,相关研究结果为解决养殖业抗生素耐药性问题提供了实验依据。

禽致病性大肠杆菌是引发禽类大肠杆菌病的主要病原菌,可导致鸡、鸭等家禽发生心包炎、肝周炎、气囊炎等多种病症,死亡率最高可达53.5%,是全球家禽养殖业中经济损失最为严重的细菌性病原之一。目前,临床防控禽类大肠杆菌病主要依赖抗生素,但随着抗生素的广泛使用,多重耐药APEC菌株不断出现,相关调查显示东部地区2008-2023年分离的APEC菌株中76.5%为多重耐药株,不仅导致临床治疗效果下降,其耐药基因还可能通过食物链向人类致病菌传递,对公共卫生安全构成潜在威胁。同时,现有APEC疫苗仅对特定血清型有效,广谱防护效果有限,开发安全、高效的抗生素替代防控手段成为养殖业的迫切需求。

研究团队以广西多地家禽养殖场的废水、粪便样本为材料,通过双层琼脂平板法分离纯化噬菌体,共获得32株噬菌体菌株;以55株禽源大肠杆菌为宿主菌进行裂解谱检测,发现噬菌体vB_EcoM_GXW16的裂解范围最广,对55株菌株的裂解率达70.91%39/55),可有效裂解多重耐药APEC菌株。经透射电子显微镜观察,该噬菌体具有二十面体头部(直径 86±3 nm)和带尾丝的收缩性尾部(长度 87±3 nm),结合系统发育分析,确定其属于有尾噬菌体纲(Caudoviricetes)肌尾噬菌体科(Myoviridae)达卡病毒属(Dhakavirus)。

vB_EcoM_GXW16的生物学特性研究显示,该噬菌体的最佳感染复数(MOI)为0.001,低剂量即可实现高效增殖;吸附效率优异,与宿主菌混合后10分钟吸附率达81.43%,吸附过程快速饱和;一步生长曲线分析表明,其潜伏期仅10分钟,爆发期110分钟,爆发量约81 PFU/细胞,增殖速度快、裂解能力强。环境耐受性检测结果显示,该噬菌体在40-60℃温度范围内处理60分钟仍保持稳定活性,80℃处理20分钟才完全失活;在pH 4-12的范围内活性稳定,pH 1pH 13条件下完全失活;室温及4℃条件下储存4周,效价无明显下降,具备适配家禽养殖生产环境的应用特性。

全基因组测序与分析结果显示,vB_EcoM_GXW16为双链DNA噬菌体,基因组全长170605 bpG+C含量 39.51%,共预测出267个开放阅读框(ORF),其中127ORF具有已知功能,涉及DNA复制与代谢、噬菌体结构与包装、宿主菌裂解等核心功能模块,无tRNA基因,完全依赖宿主进行蛋白质合成。通过毒力因子数据库(VFDB)和综合抗生素耐药基因数据库(CARD)筛查,该噬菌体基因组中未检测到毒力因子、抗生素耐药、溶原性相关基因,从分子水平证实了其生物安全性,排除了耐药基因水平转移的潜在风险。

体外抑菌实验中,以多重耐药APEC菌株Escherichia coli O117:H25_E5为靶标,在MOI 0.010.11三个浓度下,vB_EcoM_GXW16均能在4小时内完全抑制宿主菌生长,12小时内宿主菌OD600值和活菌数均显著低于对照组(p<0.001),且抑菌效果随MOI升高而增强。

为验证体内治疗效果,研究团队首先测定了Escherichia coli O117:H25_E5对肉鸡的半数致死量(LD50)为4.6×10⁸ CFU/mL,并以此构建肉鸡大肠杆菌病感染模型。将967日龄肉鸡分为8组,开展噬菌体预防和治疗实验,结果显示:感染后3小时开始口服10⁸ PFU噬菌体、连续给药3天的治疗组,肉鸡存活率达83.33%,为各实验组最高;该组肉鸡肝脏细菌载量较感染对照组显著降低(p<0.001),心包炎、肝周炎的病理损伤评分显著下降(p<0.05),体重下降情况得到有效缓解;仅接受噬菌体处理的对照组肉鸡存活率为100%,未出现任何异常症状,证实该噬菌体对肉鸡无毒性作用。此外,噬菌体预防组和低剂量治疗组也均能不同程度提高肉鸡存活率、降低脏器细菌载量和病理损伤,显示出良好的防控潜力。

研究团队指出,噬菌体vB_EcoM_GXW16兼具广谱裂解活性、快速增殖能力、优异的环境稳定性和可靠的生物安全性,且口服给药方式简便,适配家禽规模化养殖的应用场景,是防控多重耐药APEC的优质候选生物制剂。该研究为禽类大肠杆菌病的噬菌体疗法研发提供了新的材料和思路,也为养殖业减少抗生素使用、推动绿色养殖发展提供了新的技术支撑。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.psj.2026.106701

 

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