在《科学报告》最近发表的一项研究中,研究人员调查了编码解聚酶多糖的噬菌体混合物是否可以有效破坏肺炎克雷伯菌生物膜。
肺炎克雷伯菌与多种疾病有关,包括肺炎、泌尿生殖感染、肝脓肿和血液感染。它对医院里的个人尤其有害,可能导致呼吸机相关性肺炎或重症监护病房获得性肺炎。
多重耐药性和高毒力菌株的兴起,以及在众多医疗设备上形成生物膜的能力,使抗生素在治疗此类感染方面变得更加复杂并变得毫无用处。使用噬菌体攻击肺炎克雷伯菌生物膜是一种可行的选择。
关于该研究
在本分析中,研究人员评估了先前鉴定的解聚酶编码噬菌体对抗 肺炎克雷伯菌 生物膜的有效性。
在体外,使用三种具有解聚酶活性的噬菌体混合物实现了对抗生素耐药性肺炎克雷伯菌生物膜的控制。研究中使用了从污水中获得的噬菌体 vB_KpnM_FZ14、vB_KpnS_FZ10 和 vB_KpnP12。在已发表的研究中,所选噬菌体作为较大噬菌体混合物的一部分在体内环境中进行了评估。
先前的工作使用三维 Cell Explorer 显微镜进行成像,使用所选页面的组合实时对肺炎克雷伯菌菌株 (Kl 315) 细胞裂解进行体外检查。选择多药耐药肺炎克雷伯菌Kl 315 菌株进行噬菌体效率研究。
在添加到收集中之前,还从患有肺炎的个体中分离出 Kl 315 菌株,使用质谱、生化和分光光度测试进行研究,并使用临床实验室标准研究所 (CLSI) 和欧洲实验室检查其对抗生素的敏感性。抗菌药物敏感性测试委员会 (EUCAST) 标准。
为了研究本研究中使用的噬菌体的特征,使用脑心浸液(BHI)琼脂作为培养基培养Kl 315细菌菌株18小时以评估生物膜的形成。
用 Kl 315 形成生物膜 24 小时后,将 0.10 ml 噬菌体混合物在恒温器中与每 ml 每种噬菌体或仅 vB_KpnP_FZ12 噬菌体1.0 x 10 7噬菌斑形成单位 (PFU) 一起在室温下孵育 24 至 48 小时。
研究了单个噬菌体与噬菌体组合在生物膜去除方面的有效性。使用光学和扫描电子显微镜(SEM)来分析生物膜。为了测试单噬菌体与三噬菌体混合物对肺炎克雷伯氏菌生物膜的功效,选择 vB_KpnP_FZ12 噬菌体作为 Kl 315 上最多产的噬菌体。
结果
使用噬菌体混合物提高了制剂的裂解效率,并大大降低了噬菌体抗性形式的产生风险。噬菌体尾部蛋白与具有可识别的肽聚糖水解酶、透明质酸裂解酶和降解多糖的内切唾液酸酶结构域的噬菌体蛋白相似。
噬菌体在液体培养基中生长产生的滴度表明,噬菌体可以成功地限制肺炎克雷伯菌培养物的发育,同时也表明有足够的病毒产量以达到最终培养物分析的高浓度。
体外噬菌体裂解表明所选的噬菌体混合物能够成功裂解K . 肺炎杆菌Kl 315 可以对浮游细胞进行应变,并破坏粘附在玻璃表面的微小菌落。
孵育 48-72 小时后,研究人员在对照载玻片中观察到细胞簇和链的形成,这是所有细菌生物膜所共有的,而在添加噬菌体的载玻片上仅发现单个细胞和微小菌落。
噬菌体混合物和 vB_KpnP_FZ12 噬菌体的抗菌膜活性相当。扫描电子显微镜也得到了类似的结果。结果表明,具有解聚酶活性的单噬菌体和三噬菌体组合可成功控制耐抗生素肺炎克雷伯菌生物膜。
肺炎克雷伯菌没有完全溶解;然而,使用噬菌体很难实现裂解,因为即使在裂解噬菌体和细菌之间也存在更复杂的调节细菌裂解的途径,包括冬眠、群体感应和瞬时抵抗。
研究人员发现了天然脆弱但表型上对抗菌药物耐药的细菌亚群;微生物群落中持久性细菌的存在也可能影响噬菌体感染。
结论
总体而言,研究结果表明噬菌体混合物可以成功破坏肺炎克雷伯菌生物膜。
尽管噬菌体在破坏生物膜方面与三重噬菌体混合物一样有效,但仍提倡将噬菌体组合用于治疗用途,以防止对噬菌体的耐药性,并通过扩大噬菌体宿主范围和扩大目标病原体谱来提高溶菌效果。
研究结果强调了在各种医疗器械的早期治疗中使用所选噬菌体混合物以避免生物膜形成的可能性。在需要完全根除生物膜和细菌定植的情况下,噬菌体-抗生素联合治疗可能是一个可行的选择。