沙门氏菌噬菌体的分离鉴定及T4噬菌体的宿主谱改造

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沙门氏菌是一种非常重要的病原性细菌,可以导致多种动物发生感染,同时该菌也是一种食源性病原菌,对人类的健康产生危害。一直以来,抗菌药物作为主要手段用来防控沙门氏菌病,但是,随着耐药和多重耐药菌株的普遍出现,寻找其它有效的防控方法成为必要。噬菌体是可以侵染细菌的病毒,能够杀死细菌细胞,这一特点使得噬菌体成为抗生素的替代品之一。但是,相对于抗生素而言,噬菌体往往具有更窄的抗菌谱,这限制了噬菌体的进一步临床使用;另一方面,如何快速筛选出针对特定细菌的的噬菌体也是个难题。因此如何改变或拓宽噬菌体的宿主谱成为科学家的研究热点。在T4噬菌体中,通过基因改造等方法重组噬菌体的尾丝蛋白基因片段,可以改变噬菌体的宿主范围。本研究共分为三部分,第一部分为沙门噬菌体的分离鉴定和生物学特性分析。第二部分为T4噬菌体gp37的基因改造。第三部分为烈性噬菌体体外抑菌试验。1.沙门氏菌噬菌体的分离鉴定和生物学特性分析在临床应用中,噬菌体主要受到其能够侵染细菌种类较少的限制。因此分离并保存大量不同宿主谱的噬菌体是进行噬菌体宿主特异性研究及噬菌体治疗相关研究的基础。本试验从江苏省不同的地区采集污水或粪便等样品,通过样品处理,富集噬菌体等操作从样品中分离出大量的沙门氏菌烈性噬菌体,并对部分噬菌体的生物学特性进行测定。本试验分离到的烈性噬菌体共有36株,根据这些噬菌体裂解宿主菌的特性以及宿主谱结果,选择噬菌体SP32和SP34进行形态特征以及生物学特性等分析研究。试验结果显示烈性噬菌体SP32和SP34潜伏期短,裂解能力强,具有一定的耐酸、耐碱和耐高温能力。2.T4噬菌体gp37的基因改造噬菌体的gp37可以识别宿主菌细胞表面的受体蛋白,导致噬菌体能够特异性的吸附于宿主细胞上。本试验首先利用同源重组的方法将具有较多的沙门宿主菌的亲本噬菌体WG01 gp37基因片段替换给具有较少的沙门宿主菌的亲本噬菌体QL01,然后用噬菌体WG01的宿主菌对构建的嵌合噬菌体进行筛选,并对亲本噬菌体和嵌合噬菌体的生物学特性、遗传稳定性进行比较分析。试验结果显示,共有5株嵌合噬菌体被筛选出来,且噬菌体的尾丝蛋白经过改造后可以侵染更多的沙门氏菌。pH稳定性试结果显示,亲本噬菌体和嵌合噬菌体QWG具备较强的耐酸、耐碱能力,最适pH均为7.0。温度稳定性试验结果显示,亲本噬菌体(WG01和QL01)和嵌合噬菌体QWG的最适温度不同,分别为37、37和28℃,3株噬菌体在28~45℃范围内存活率较高。一步生长曲线和感染复数试验结果显示,亲本噬菌体和嵌合噬菌体QWG的具有较强的裂解能力,并且其潜伏期相对较短,在感染复数为0.001时,增殖倍数最多。为了验证嵌合噬菌体的遗传稳定性,我们首先将嵌合噬菌体进行纯化5次,然后通过连续传代培养的方法将其进行传代培养,最后对首次传代和第20代的嵌合噬菌体的gp37进行测序和比对。比对结果显示,两代嵌合噬菌体gp37的测序结果一致。本试验通过对T4噬菌体的gp37进行改造,获得了一系列宿主谱较宽的噬菌体,为噬菌体在治疗细菌病方面的广泛应用奠定了基础。3.烈性噬菌体体外抑菌试验当处于不良环境时,细菌为了提高其抵抗力而以细菌生物膜的方式生存。细菌生物膜相关的感染往往会造成机体慢性或反复感染。噬菌体作为一种天然的杀菌剂用来对抗耐药菌感染、细菌生物膜感染已经受到人们重视。本试验通过将烈性噬菌体WG01和QL01分别和它们的共同宿主菌一起培养,测定2株噬菌体的抑菌效果,通过将噬菌体在不同时间条件下侵染细菌生物膜来确定噬菌体对细菌生物膜的抑制效果、降解效果以及噬菌体侵染宿主菌的最佳时间。试验结果显示,烈性噬菌体WG01和QL01对细菌的体外生长具有抑制作用,对成熟的细菌生物膜起到降解作用,同时还能在一定程度上抑制生物膜的形成。与噬菌体的单独制剂相比,噬菌体鸡尾酒制剂对生物膜的抑制和降解效果更好,且抑制效果比降解效果更好。另外,在细菌开始形成生物膜时加入噬菌体,噬菌体抑制生物膜形成的效果最好。
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