《Scientific Reports》：Cocktail of genetically diverse lytic phages reduces uropathogenic Escherichia coli colonization in mouse urinary tract
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为解决尿路致病性大肠杆菌（UPEC）引发的尿路感染（UTIs）及其日益严峻的多重耐药性问题，研究人员开展了基于SR02与SR04两种裂解噬菌体的联合疗法研究。体外（人膀胱细胞系）与体内（小鼠急性UTI）模型证实，该噬菌体鸡尾酒可协同降低UPEC对膀胱细胞的侵袭，并显著减少小鼠膀胱和肾脏中的UPEC定植，为UTI的替代治疗提供了新策略。
想象一下，一种最常见的细菌感染正变得“刀枪不入”，常规药物对其束手无策，这就是由尿路致病性大肠杆菌（Uropathogenic Escherichia coli, UPEC）引发的尿路感染（Urinary Tract Infections, UTIs）所面临的严峻现实。随着多重耐药性UPEC菌株的不断增加，开发新的替代疗法迫在眉睫。噬菌体（Bacteriophages），这些能够特异性感染并裂解细菌的病毒，为对抗耐药细菌感染带来了古老而新颖的希望。然而，将噬菌体成功应用于治疗，特别是像尿路这样的复杂人体环境，面临着诸多挑战：单一噬菌体可能效果有限，而不同噬菌体之间如何相互作用、它们在不同的人体组织微环境中（如尿液、膀胱、肾脏）表现如何，都是尚未完全解答的关键科学问题。
为了回答这些问题，一项发表在《Scientific Reports》上的研究，深入探索了两种基因多样性的裂解噬菌体SR02和SR04，单独及组合（即“噬菌体鸡尾酒”）使用，在对抗UPEC感染中的效果。研究人员综合利用了体外细胞模型和体内动物模型，系统评估了这种疗法在模拟人体尿路环境中的潜力。
研究人员主要运用了几个关键技术方法：利用人膀胱癌细胞系（UM-UC-3）进行体外侵袭实验（Gentamicin protection invasion assay），以评估噬菌体对UPEC入侵膀胱细胞能力的影响。同时，他们建立了雌性C57BL/6小鼠的急性尿路感染模型，通过经尿道途径感染107菌落形成单位（colony-forming units, CFU）的UPEC，并在感染后2小时，同样经尿道单次给予108噬斑形成单位（plaque-forming units, PFU）的单一噬菌体或噬菌体鸡尾酒，以模拟治疗场景。通过比较不同时间点尿液、膀胱和肾脏组织中的细菌载量、组织病理学变化以及炎症因子基因表达，来全面评价治疗效果和宿主反应。
研究结果主要围绕以下几个部分展开：
噬菌体鸡尾酒在体外协同降低UPEC对人膀胱细胞的侵袭
在感染UPEC的人膀胱细胞UM-UC-3中，研究人员发现，无论是单独使用SR02或SR04（单噬菌体疗法），还是使用两者混合的鸡尾酒，都能显著减少UPEC入侵细胞的数量。更重要的是，SR02和SR04在抑制侵袭方面表现出了协同增效作用，这意味着两者联合使用的效果优于各自单独使用效果之和，为联合疗法提供了有力的体外证据。
噬菌体鸡尾酒疗法减少小鼠膀胱和肾脏中的UPEC定植
在活体小鼠实验中，研究人员观察了治疗后24小时UPEC在不同部位的定植情况。结果显示，噬菌体鸡尾酒能显著降低小鼠膀胱和肾脏组织中的UPEC细菌负荷。然而，在尿液中，无论是单一噬菌体还是鸡尾酒，均未观察到显著的细菌减少。特别值得注意的是，SR02和SR04之间的协同作用仅在小鼠膀胱中被观察到，而在肾脏或尿液中并未出现。此外，无论是单噬菌体还是鸡尾酒，都能显著抑制UPEC向肾脏的上行性扩散，但这一效果并未体现出协同性。
噬菌体治疗对宿主炎症反应的影响有限
为了评估治疗的安全性，研究人员检测了膀胱和肾脏组织中促炎细胞因子基因的表达水平。结果发现，无论是单噬菌体治疗还是鸡尾酒治疗，均未引起强烈的组织促炎细胞因子基因表达上调。这表明，在该实验条件下，噬菌体疗法并未引发过度的有害炎症反应。然而，组织学分析发现，在用SR04治疗的小鼠膀胱中，观察到多形核白细胞（一种免疫细胞）浸润的增加，提示特定的噬菌体可能引起局部的、独特的免疫细胞募集反应。
综合上述研究结果，可以得出以下结论与讨论：
本研究表明，由两种基因多样性裂解噬菌体SR02和SR04组成的鸡尾酒疗法，在体内外模型中均能有效对抗UPEC感染。其核心意义在于揭示了宿主尿路不同微环境（尿液、膀胱、肾脏）对噬菌体治疗结局具有重要影响：鸡尾酒能显著减少膀胱和肾脏组织的细菌定植，但对尿液中的细菌效果不明显；并且，两种噬菌体之间的协同增效作用具有组织特异性，仅在膀胱微环境中显现。这一发现强调了在开发和应用噬菌体疗法时，必须充分考虑目标感染部位的局部环境因素。同时，研究证实该疗法能有效阻止细菌向肾脏扩散，且未引发强烈的有害炎症，展现了其作为UTI替代治疗策略的潜力与相对安全性。然而，特定噬菌体（如SR04）引起的局部免疫细胞浸润现象，也提示需要进一步研究不同噬菌体与宿主免疫系统的相互作用。总之，该工作不仅为应对多重耐药性UPEC感染提供了有前景的新思路，也深化了我们对复杂体内环境中噬菌体-细菌-宿主三者互作的理解，为后续更具针对性和有效性的噬菌体治疗设计奠定了重要的实验基础。
