近日，聊城大学噬菌体研究中心团队在水环境领域著名期刊《Water Research》（一区Top期刊，影响因子12.8），发表了题为“Unlocking the PirAB Pandora's box: Genomic epidemiology and phage biocontrol of an emerging waterborne one health crisis”的研究论文。该研究将大规模比较基因组学与噬菌体实验验证相结合，系统揭示了PirAB毒素在全球水体以及临床环境中的分布规律，并开发出一种可替代抗生素的噬菌体生物防控方案（图1）。

图1. PirAB毒素流行病学解析与噬菌体生物防控概览。

由产PirAB毒素细菌引起的急性肝胰腺坏死病（AHPND）严重危害全球水产养殖业。养殖端对抗生素的过度依赖，不仅加剧了环境耐药性蔓延，也存在通过水产品供应链波及公共卫生的风险。然而，这一致命毒素在自然界中分布有多广、潜藏于哪些宿主，长期以来缺乏系统认知。为此，研究团队调查了全球超过237万个细菌基因组。结果显示，PirAB同源基因并不局限于传统认知中的弧菌属，而是跨越细菌5个门、31个属，广泛分布于海洋、淡水、食品甚至人类临床样本中，包括沙门氏菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌等20种人类致病菌（图2）。研究还首次在副溶血性弧菌中发现PirAB基因整合至染色体的现象，打破了以往认为其仅依靠质粒传播的认知。这些携带PirAB的弧菌不仅常携带威胁人类健康的毒力因子（如tdh和T3SS2系统），其耐药基因数量也显著高于普通弧菌，甚至检出碳青霉烯类耐药基因blaNDM-1、超广谱β-内酰胺酶基因blaCTX-M-55以及水产一线用药氟苯尼考的耐药基因floR。这些毒力和耐药基因周边高度富集可移动遗传元件，易在水生微生物群落中发生水平转移与跨物种传播，带来严峻的公共卫生与水体生物安全隐患。

图2. PirAB毒素相关细菌的全球分布模式。

面对严峻的耐药形势，靶向性强、环境友好的噬菌体生物防治技术提供了极具潜力的破局思路。团队首先从基因组层面挖掘了17,058条与PirAB阳性弧菌相关的噬菌体序列，系统构建了靶向PirAB阳性弧菌的专属噬菌体基因组资源库。分析显示，其中超过97%在属水平上属于未被分类的“噬菌体暗物质”， 并包含4893条功能多样的裂解酶序列。此外，这些噬菌体与宿主菌之间存在激烈的攻防演化，许多噬菌体自带抗CRISPR等反防御系统，具备跨物种感染多种致病弧菌的潜力。为推动噬菌体资源向实际水产养殖应用转化，研究团队以55株副溶血性弧菌为宿主，从山东水产养殖水体中分离获得11株噬菌体，并从中筛选出两株裂解能力强、环境稳定性好且不含任何毒力与耐药基因的烈性噬菌体SD2和SD15，配制成噬菌体鸡尾酒制剂。在红螯螯虾AHPND模型中，该噬菌体鸡尾酒制剂展现出优异的体内治疗效果，治疗后虾的存活率高达89.3%，比水产常用抗生素氟苯尼考对照组（79.8%）高出近10个百分点（图3），同时能更快帮助患病虾恢复免疫酶活性，有效修复受损的肝胰腺组织。

图3.噬菌体在红螯螯虾体内治疗效果评估。

该研究首次在全球尺度上揭示了PirAB毒素跨环境、跨物种的传播风险，为水产养殖业的减抗替抗提供了极具应用价值的噬菌体资源和实践范本。

聊城大学为该论文的第一完成单位，2021级硕士生王志伟、李玉保教授与上海交通大学张世和博士后为论文共同第一作者，陈端端博士、李玉保教授、上海交通大学蹇华哗研究员为论文共同通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。

近年来，聊城大学噬菌体研究中心紧扣国家粮食安全与水产养殖绿色发展战略，聚焦水生病原防控、抗生素替代与水体生物安全等前沿问题，大力推进交叉学科研究和高层次国际合作，不断产出高水平学术成果，进一步提升学校在相关领域的国际学术影响力。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135426018038z