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關于噬菌體在水產養殖中應用前景的一點看法

2022-4-6 09:48| 發布者: 漁歌子| 查看: 72307| 評論: 0|原作者: 上海海洋大學水生動物病原庫 曹海鵬|來自: 水產前沿

摘要: 烈性噬菌體(本文簡稱“噬菌體”)是一類細菌性病毒,能夠通過入侵細菌在菌體內繁殖并在短時間內使目標菌株裂解的病毒,具有繁殖迅速、專一性強的優勢。正是因為這一特性,
      水產前沿網獨家報道,關于噬菌體在水產養殖中應用前景的一點看法
  
  文/江蘇農林職業技術學院王會聰、沈曉露、劉云、上海海洋大學水生動物病原庫曹海鵬

  烈性噬菌體(本文簡稱“噬菌體”)是一類細菌性病毒,能夠通過入侵細菌在菌體內繁殖并在短時間內使目標菌株裂解的病毒,具有繁殖迅速、專一性強的優勢。正是因為這一特性,噬菌體被國內外研究者青睞,逐漸應用于水產養殖進行細菌性病害控制,展現了良好的應用效果。例如,噬菌體能夠顯著降低大西洋鮭、塞內加爾鰨、溪紅點鮭因殺鮭氣單胞菌感染而造成的死亡率(呂可等,2020)。然而,目前噬菌體在國內尚未獲得農業農村部合法使用的許可,但將來能否開發成為水產獸用生物制品,筆者就噬菌體應用中存在的問題談談個人看法,以供參考。

  一、噬菌體噬菌譜窄,具有高度的宿主特異性,應注重“治”。

  噬菌體裂解細菌具有嚴格的宿主特異性,但大多數噬菌體僅對某種細菌里的某些特定菌株具有裂解作用。例如,朱秋華等(2021)檢測了溶藻弧菌噬菌體Va2001對46株不同分離源的溶藻弧菌的裂解作用,發現溶藻弧菌噬菌體Va2001僅能裂解其中的16株溶藻弧菌。即使少數噬菌體被發現具有寬譜特性,但實驗證明其噬菌譜依然很窄。例如,鐘宛宣等(2021)通過分析2株溶藻弧菌噬菌體R10Z和R11Z對包括溶藻弧菌、副溶血弧菌、哈維氏弧菌、歐文斯弧菌等在內的11種20株弧菌的裂解活性,發現這兩株溶藻弧菌噬菌體僅能裂解1株溶藻弧菌和1株歐文斯弧菌。張洋等(2021)通過分析嗜水氣單胞菌噬菌體PZL-Ah1對包括嗜水氣單胞菌、維氏氣單胞菌等在內的2種40株氣單胞菌的裂解活性,發現噬菌體PZL-Ah1僅能裂解4株嗜水氣單胞菌和3株維氏氣單胞菌。因此,噬菌體進行預防應用難度較大,應注重“治”,需在分離鑒定出水產動物疾病致病菌株的基礎上,通過篩選出致病菌株噬菌體再進行應用。

  二、噬菌體存在應用安全隱患,在研發與應用時需注意避免安全風險

  在噬菌體制劑的制備過程中,噬菌體的增殖需要依賴宿主菌,但噬菌體在裂解宿主菌的過程中會釋放出內毒素(魯會軍等,2002)。此外,噬菌體是某些毒素基因和抗生素抗性基因水平轉移的重要載體。早在1987年研究人員就發現控制大腸桿菌的不耐熱腸毒素產物的基因是由噬菌體介導的(王靜等,2011)。楊亦文等(2020)研究發現養殖廢水中含有高豐度的噬菌體攜帶抗性基因(如磺胺類抗性基因);陳莫蓮等(2021)也指出噬菌體介導的抗生素抗性基因(ARGs)的水平轉移是環境中抗性基因擴散的重要機制,對全球的公共衛生和食品安全造成了威脅。因此,噬菌體在研發與應用時需注意避免對環境帶來安全風險。

  三、致病菌易對噬菌體產生抗性,應注重應用后養殖環境中抗性致病菌株的檢測

  噬菌體完成一個復制周期需要經過吸附、核酸注入、核酸復制、基因轉錄與蛋白質合成、裝配及釋放等幾個步驟,噬菌體的宿主菌株阻礙其中任何步驟均可導致其對噬菌體產生抗性。例如,在檢測噬菌體的裂解作用時,研究人員常常發現噬菌體產生的噬菌斑并未隨著培養時間的延長而變大,可能是宿主菌株對其產生抗性的表現。此外,噬菌體抗性菌株也并未因其對噬菌體抗性的產生而使其喪失致病性。例如。包紅朵等(2020)通過次級感染法和雙層平板法篩選出沙門菌噬菌體抗性菌R3,其生物學特性、毒力基因及對MODE-K細胞粘附能力與噬菌體宿主菌相比沒有顯著改變,仍然具有一定的致病性。因此,噬菌體在應用時應注重使用后環境中有無抗性致病菌株的產生。

  四、噬菌體的應用效果受到諸多因素的影響,應注重應用技術的優化

  噬菌體的應用效果受到貯存條件、治療最佳時間、使用劑量和使用方式等諸多因素的影響。例如,噬菌體在室溫和亞高溫下貯存穩定性差,噬菌體容易死亡,因而一般需要低溫貯存;噬菌體拌飼口服投喂水產動物時,因其作為異源物質具有很強的免疫原性,能夠刺激機體產生免疫反應,可能抑制噬菌體的殺菌能力(戴瑜來等,2019),而且噬菌體只能裂解對其敏感的宿主菌株,并且在宿主菌株達到一定密度時才能增殖,使用過早或使用劑量不合適,可能會在開始增殖(裂解宿主菌株)前就被水產動物機體清除而難以發揮噬菌作用,這也是噬菌體治療的一大難點(王靜等,2011)。例如,Park等(2003)從噬菌體治療后但仍然病死的香魚體內未分離出噬菌體抗性突變菌株,提示體內的病原菌能夠在沒有發生抗性突變的情況下能夠逃避噬菌體的裂解(呂可等,2020);Madsen等(2013)向虹鱒幼苗腹腔注射104CFU/尾嗜冷黃桿菌,再腹腔注射104 PFU/尾噬菌體,發現噬菌體未能減少魚的死亡率。此外,在養殖生產實踐中,養殖水體和養殖動物體內的致病菌復雜,往往具有種的多樣性和菌株的差異性(不止一種致病菌,每種致病菌同時也具有菌株差異),導致噬菌體在控制混合性細菌感染的難度較大。因此,噬菌體應用技術的優化是噬菌體在養殖生產實踐中展現令人滿意的效果的重要內容。


  【關鍵字】: 噬菌體   病毒 水產養殖  
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