对一种多价沙门氏菌噬菌体进行的全基因组分析揭示了其在对抗细胞内感染和食品污染方面的潜力

《Food Research International》：Whole-genome analysis of a polyvalent Salmonella phage reveals its potential to combat intracellular infection and food contamination

沙门氏菌噬菌体BG-2P高效裂解耐药血清型并抑制食品污染，在细胞内和太空模拟中展现杀菌潜力，为替代抗生素提供新方案。

　　

吴立婷|李鹏辉|白梅|朱宁|王振宇|李秋春|鲍洪铎|布科拉·奥纳林德|周艳|王冉|张慧

中国南京农业大学，南京210014

摘要

沙门氏菌感染对全球公共卫生构成了重大挑战，而抗生素耐药性的日益普遍使这一情况更加复杂。在这项研究中，我们发现了一种广谱噬菌体vB_SaeS_BG-2P，它能够有效裂解与人类沙门氏菌病相关的主要血清型，包括S. 4,[5],12:i:-和S. Kentucky。该噬菌体对选定的沙门氏菌血清型（n=5）的裂解效率超过98.3%，同时还能感染多种肠杆菌科细菌，包括弗莱克斯纳志贺菌、大肠杆菌和肺炎克雷伯菌。vB_SaeS_BG-2P的基因组全长为56,672 bp（线性双链DNA），与沙门氏菌噬菌体vB_SalM_Sz（98.14%）和大肠杆菌噬菌体vB_EcoM_swi3（98.50%）具有高度的核苷酸序列同源性。全基因组平均核苷酸身份分析表明，vB_SaeS_BG-2P与沙门氏菌噬菌体具有共同的遗传起源，并属于Rosemountvirus属。大量云基因的存在反映了已知沙门氏菌噬菌体之间的显著异质性。噬菌体vB_SaeS_BG-2P的细胞内抗沙门氏菌效果与其在上皮细胞感染过程中的浓度呈正相关。此外，我们的研究结果表明，在模拟太空灭菌环境的实验中，通过气溶胶喷洒vB_SaeS_BG-2P可以在2小时内减少细菌数量。此外，该噬菌体在低温（4°C）下也能在几小时内有效抑制沙门氏菌在鸡体内的污染。总之，Rosemountvirus噬菌体vB_SaeS_BG-2P具有广泛的宿主范围，在太空和食品表面喷洒时能有效消除病原体感染。与通常对细胞内细菌感染无效的抗生素不同，这种噬菌体为对抗细胞内病原体提供了可行的替代方案，显示出其在公共卫生实践中的巨大潜力。

引言

沙门氏菌是全球食源性疾病的主要原因，可导致腹泻、发热和腹痛等症状。据估计，每年全球约有9300万例胃肠炎病例和15.5万人死于非伤寒性沙门氏菌感染（Kostoglou等人，2023年；Shaji等人，2023年；Singh等人，2024年；Wang等人，2025年）。不同血清型的沙门氏菌在人体内的感染剂量各不相同。对于非伤寒性沙门氏菌病，感染剂量约为10^3 CFU。婴儿和老年人的感染剂量可能更低（https://www.canada.ca/en/public-health/services/laboratory-biosafety-biosecurity/pathogen-safety-data-sheets-risk-assessment/salmonella-enterica.html）。

在各种产蛋动物中，家禽是多种非伤寒性沙门氏菌血清型的主要宿主，包括肠炎沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌和婴儿沙门氏菌（Mohammad & Csaba，2025年；Lamichhane等人，2024年）。在北美和欧洲，肠炎沙门氏菌主要通过鸡蛋传播给人类，而在澳大利亚，鼠伤寒沙门氏菌是导致鸡蛋外部污染的主要血清型（Chousalkar等人，2018年）。人类沙门氏菌

感染的主要来源包括受污染的鸡蛋、肉类产品、家禽和水。受污染的家禽饲料、垫料和气溶胶是家禽感染的重要途径，这些因素可能通过食物链导致人类沙门氏菌病（Ricke等人，2018年）。与家禽相关的沙门氏菌

感染带来的健康成本和经济负担巨大，每年估计约为27.9亿美元。随着对即食鸡肉产品需求的增加，沙门氏菌

污染的风险也在增加，这主要是由于加工过程中的交叉污染、不当处理或食用前烹饪不足所致。鉴于多重耐药（MDR）细菌的出现及其引发的公共卫生危机，寻找抗生素的替代品在禽类行业中变得越来越重要。考虑到肉类中抗生素残留物的污染问题，这一需求尤为迫切。世界卫生组织（WHO）已将抗生素耐药性列为全球十大健康威胁之一，强调了探索替代疗法的必要性（Ferrara等人，2024年）。噬菌体由于其高特异性、有效的裂解活性以及能够与细菌耐药性共同进化而重新受到关注（Jo等人，2023年）。最近的一些临床前研究（包括基因组特征分析和体外疗效研究）进一步支持了噬菌体疗法治疗多重耐药沙门氏菌

感染的治疗潜力（Bhandare等人，2024年；Chu等人，2025年）。目前正在进行多项临床试验，以评估噬菌体疗法在人类患者中的安全性和有效性，特别是对于多重耐药和难以治疗的细菌感染，早期结果显示出令人鼓舞的潜力。与广谱抗生素不同，噬菌体具有高度特异性，只针对特定的细菌菌株，从而将对有益微生物群的附带损害降到最低（Islam等人，2023年；Jordá等人，2023年）。此外，噬菌体可以随着细菌耐药性的出现而进化，使其成为一种动态且具有韧性的治疗选择（Damien等人，2022年）。

沙门氏菌是一种兼性细胞内细菌，存在于体内的多种吞噬细胞和非吞噬细胞中（Zhao等人，2025年）。沙门氏菌

的细胞内持久性可促进免疫逃逸并降低抗生素的效果，而在健康个体中，非伤寒性沙门氏菌

感染通常是自限性的（Ibarra & Steele-Mortimer，2009年）。由于非伤寒性

感染在健康人群中通常为自限性，很少需要抗菌治疗，因此噬菌体的主要治疗应用在于管理严重、侵袭性感染或免疫功能低下的患者。例如，针对鼠伤寒沙门氏菌

的噬菌体P22已被证明可将鸡巨噬细胞HD11中的感染率从60%降低到8%（Ahn等人，2015年）。此外，噬菌体还可以作为对抗食源性病原体的生物控制剂（Moye等人，2018年）。用于即食食品生物卫生的噬菌体产品已获得GRAS（普遍认为安全）认证（Liu等人，2025年）。因此，噬菌体为传统的抗菌疗法提供了有前景的替代方案，有助于提高食品安全和公共卫生。

在这项研究中，我们鉴定出一种高效噬菌体，它可以有效裂解多种多重耐药沙门氏菌

细菌菌株和培养条件

本研究中使用的沙门氏菌

菌株列于表1中，包括肠炎沙门氏菌

、 Pullorum沙门氏菌、S. 4,[5],12:i:-（S

、鼠伤寒沙门氏菌

和 Kentucky沙门氏菌。肠炎沙门氏菌

BG9-2被用作从鸡粪便中分离噬菌体的指示菌株。

噬菌体的分离和鉴定

形态学特征分析显示，分离出的噬菌体在宿主菌株平板上形成了边缘光滑、透明、清晰的斑块。与从鸡粪便样本中分离出的噬菌体vB_SenM-PA13076和vB_SenM-PC2184类似（Bao等人，2015年），这种新噬菌体具有二十面体头部（直径62.5±1.25 nm），并且具有长的非收缩性尾部（长度132.6±1.24 nm）。

讨论

非伤寒性

感染是全球许多胃肠炎病例的原因。

沙门氏菌

具有很强的生存能力，在干燥环境中可存活数周，在水环境中可存活数月（Shaji等人，2023年）。食品生产和加工过程中的预防措施是防止

沙门氏菌

污染的关键，对公共卫生至关重要。2017年在欧盟最常见的

结论

总之，我们分离并鉴定出的多价噬菌体BG-2P属于Rosemountvirus

属。它能有效裂解多种

CRediT作者贡献声明

吴立婷：撰写——原始草稿、方法学、实验设计。李鹏辉：方法学、数据分析。白梅：数据分析、数据管理。朱宁：实验设计。王振宇：数据分析。李秋春：实验指导。鲍洪铎：结果验证。

资助

本工作得到了中国国家重点研发计划（编号2024YFE0198800）、国家自然科学基金（编号32373098）和江苏省科技计划专项基金（编号BZ2023004）的支持。

未引用参考文献

Allard和Brown，2020

加拿大政府，2026

Morgan和Helmy，2024

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢Quadram Institute Bioscience的Evelien Adriaenssens博士在噬菌体基因组分析方面提供的建议。