可编程噬菌体突破耐药菌防线!模块化受体结合蛋白精准靶向肺炎克雷伯菌

可编程噬菌体突破耐药菌防线!模块化受体结合蛋白精准靶向肺炎克雷伯菌

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来源:叶文鑫
2026-04-02 09:33:02
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核心提示:本研究建立了一套可扩展的数据驱动框架,通过大规模挖掘与模块化组装受体结合蛋白(RBP),实现对肺炎克雷伯菌噬菌体宿主谱的精准可编程改造,大幅提升噬菌体疗法应对多重耐药菌株的实用性。

近日,中国科学院微生物研究所微生物多样性与资源创新利用全国重点实验室冯婕团队在工程化噬菌体对抗耐药细菌领域取得重要进展。该研究以Przondovirus属噬菌体为对象,揭示了噬菌体受体结合蛋白簇与肺炎克雷伯菌荚膜(KL)型之间的精确对应关系,同时提出一种创新的表型工程化策略,成功建立了一套从数据挖掘到工程化噬菌体构建的完整合成生物学框架。

多重耐药肺炎克雷伯菌已被WHO列为最高优先级致病菌,其高度多样的荚膜类型导致传统噬菌体疗法宿主谱窄、难以预测,临床应用严重受限。虽然公共数据库已积累海量噬菌体基因组数据,但缺乏将序列资源转化为定制化噬菌体的系统性方法,难以满足精准抗菌需求。针对这一瓶颈,研究团队以克雷伯菌噬菌体为模型,构建了从基因组挖掘到功能验证再到模块化组装的完整技术体系。

研究人员从公共数据库中系统挖掘得到280个非冗余的普里昂病毒受体结合蛋白序列,将其划分为50多个独立聚类,通过对41个未表征蛋白进行功能筛选,将该类噬菌体已验证的荚膜靶标型从14种扩展到32种,建立了基因序列到宿主表型的精准对应关系,实现了噬菌体宿主趋向性的准确预测。

团队进一步鉴定出保守的锚定基序,发现Prz_RBP1Prz_RBP2可作为即插即用模块进行组合配对,通过替换不同RBP模块,能够按需切换噬菌体的宿主识别范围,实现对特定KL型菌株的精准靶向。同时,外源补充不同的RBP2变体并与原有RBP1组装,还可进一步灵活扩展噬菌体宿主谱,实现广谱与可调的覆盖能力。

该框架将海量噬菌体基因组多样性转化为可定制的抗菌工具,不仅为肺炎克雷伯菌的精准噬菌体治疗提供了通用技术方案,也为其他耐药菌的噬菌体工程化改造提供了可复制的研究范式,为应对全球细菌耐药危机提供了全新策略。

参考文献:

Jing S, Song Y, Bi X, et al. Programmable Klebsiella pneumoniae Phage Tropism Enabled by Scalable ReceptorBinding Protein Mining and Modular Assembly[J]. Advanced Science, 2026: e14511.

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