抗菌素耐藥性(AMR)是公共衛(wèi)生的主要威脅之一，最近的一項(xiàng)研究估計(jì)，2019年全球有近500萬(wàn)人死亡與AMR有關(guān)。此外，在病原微生物大流行的背景下，應(yīng)對(duì)抗生素耐藥性仍然是世界衛(wèi)生組織(世衛(wèi)組織)的一項(xiàng)高度優(yōu)先事項(xiàng)。醫(yī)學(xué)界高度關(guān)注抗生素濫用風(fēng)險(xiǎn)的增加，以及世界各國(guó)政府對(duì)這一重大公共衛(wèi)生問(wèn)題關(guān)注的減少。在這種情況下，噬菌體治療比以往任何時(shí)候都更重獲科學(xué)和醫(yī)學(xué)的興趣。

噬菌體是對(duì)抗耐抗生素細(xì)菌的有前途的工具，目前，噬菌體治療基本上是與抗生素聯(lián)合進(jìn)行的。噬菌體-抗生素協(xié)同作用(PAS)，表明抗生素誘導(dǎo)的細(xì)菌生理變化改變了噬菌體繁殖的動(dòng)力學(xué)。采用單噬菌體和單細(xì)胞技術(shù)，研究了在頭孢他啶、頭孢氨芐和環(huán)丙沙星三種誘導(dǎo)菌絲形成的抗生素處理的大腸桿菌培養(yǎng)物中噬菌體HK620的每一步裂解周期。熒光顯微鏡和Apogeeflow流式細(xì)胞術(shù)技術(shù)證明，抗生物誘導(dǎo)的細(xì)絲由于其表面積增大而容易成為噬菌體的目標(biāo)。與常規(guī)大小的細(xì)菌相比，絲狀細(xì)胞的吸附、感染和裂解更易發(fā)生。

為了確定哪些亞群在感染后被有效裂解，在單輪噬菌體感染后進(jìn)行了Apogee納米流式細(xì)胞術(shù)分析。對(duì)未經(jīng)處理的大腸桿菌TD2158培養(yǎng)物進(jìn)行分析，并用于創(chuàng)建包含90%種群的gate (圖8A)。經(jīng)亞致死量抗生素處理后，出現(xiàn)絲狀亞群，分別占頭孢氨芐和環(huán)丙沙星處理培養(yǎng)菌總數(shù)的43%和51%(圖8B和8C)。然后在固定和流式細(xì)胞術(shù)分析之前，將相同的抗生素處理培養(yǎng)物進(jìn)行單輪噬菌體裂解。細(xì)胞圖顯示抗生素治療后出現(xiàn)的絲狀亞群明顯減少(圖8D和8E)。使用快速殺傷噬菌體T7進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，本研究可以在裂解曲線中觀察到類似的趨勢(shì)，表明這種效果并不局限于噬菌體HK620。這些結(jié)果明確表明，較長(zhǎng)的細(xì)胞在感染過(guò)程中優(yōu)先被裂解。

圖8

圖8所示。接受或未接受噬菌體和抗生素治療的大腸桿菌群體的細(xì)胞圖。(a,b,c,d,e)存在或不存在頭孢氨芐或環(huán)丙沙星的情況下，被噬菌體HK620感染的大腸桿菌TD2158。(a)指數(shù)生長(zhǎng)2h后，抗生素治療前。(b,c)在半數(shù)MIC濃度的頭孢氨芐或環(huán)丙沙星存在下，指數(shù)增長(zhǎng)2小時(shí)后。(d,e) MOI = 0.5時(shí)HK620裂解一輪后。紅色的百分比表示門(mén)內(nèi)的總體(紅色橢圓)。(f,g,h)存在或不存在環(huán)丙沙星時(shí)被噬菌體T7感染的大腸桿菌MG1655。(f)大腸桿菌MG1655培養(yǎng)2小時(shí)后的細(xì)胞圖。(g)同樣的菌株在環(huán)丙沙星存在的一半MIC下。(h)經(jīng)環(huán)丙沙星處理的大腸桿菌MG1655在噬菌體T7感染后25分鐘(約一輪溶解)，MOI ~ 1。

本研究對(duì)抗生素對(duì)細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)和生理的影響及其對(duì)噬菌體動(dòng)力學(xué)的影響的機(jī)制描述，為噬菌體和抗生素聯(lián)合治療的效果提供了更深入的理解。聯(lián)合治療可提供兩種不同的有益效果(圖11)。首先，數(shù)量統(tǒng)計(jì)學(xué)效應(yīng)，其中組合減少了細(xì)菌種群的生物量(經(jīng)典的PAS效應(yīng))。第二，一種進(jìn)化效應(yīng)，即組合減少了細(xì)菌種群中突變的出現(xiàn)。

圖11.噬菌體HK620增強(qiáng)環(huán)丙沙星殺傷細(xì)菌的模型。

 
結(jié)論

本研究開(kāi)發(fā)了單細(xì)胞和單噬菌體方法來(lái)監(jiān)測(cè)噬菌體感染的關(guān)鍵步驟，使用幾種實(shí)驗(yàn)性噬菌體模型，如溫和噬菌體HK620及其天然宿主大腸桿菌TD2158 PL4或感染大腸桿菌MG1655的強(qiáng)毒噬菌體T4, T5和T5。研究表明誘導(dǎo)成絲的細(xì)菌在液體和固體培養(yǎng)中都促進(jìn)了噬菌體殺傷的增加。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)研究亞致死劑量抗生素對(duì)噬菌體-細(xì)菌動(dòng)力學(xué)的影響。這一理論框架預(yù)測(cè)了抗生素和噬菌體對(duì)細(xì)菌種群增長(zhǎng)和抗生素耐藥性上升的協(xié)同作用。這種理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法闡明了導(dǎo)致PAS的潛在過(guò)程，并表明噬菌體和抗生素的結(jié)合在降低抗生素耐藥性突變的流入方面可能具有附加價(jià)值。
 
英國(guó)Apogee超靈敏納米流式分析儀，專為外泌體微囊泡（EVs）等小顆粒分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，在EVs樣品顆粒大小分析，絕對(duì)定量，多標(biāo)記物同時(shí)快速分析工作中廣泛應(yīng)用。截止目前，該設(shè)備已累計(jì)參與數(shù)百篇高質(zhì)量同行審議文章相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析工作。其出色的靈敏度，穩(wěn)定性及可靠性已備受業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可，并將繼續(xù)為EVs相關(guān)基礎(chǔ)研究及轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)支持。

Apogee納米流式除了可用于納米級(jí)別的顆粒 （如：細(xì)胞外囊泡、外泌體、微生物、病毒顆粒、LNP） 等，還可以用于作常規(guī)動(dòng)物細(xì)胞檢測(cè) （如免疫細(xì)胞、哺乳類動(dòng)物細(xì)胞、等）。它是一臺(tái)全面且功能強(qiáng)大的納米流式分析儀！

歡迎關(guān)注進(jìn)科馳安官方微信（微信公眾號(hào)：Bio-Gene）
回復(fù)：apogee，查看更多相關(guān)視頻
長(zhǎng)按/掃描以下二維碼可識(shí)別關(guān)注公眾號(hào)

廣州進(jìn)科馳安科技有限公司
Bio-Gene Technology Ltd.
熱線：176 2009 3784
www.bio-gene.com.cn
marketing@bio-gene.com.cn
香港 北京 上海 廣州 濟(jì)南