今天介绍的病毒是分枝杆菌噬菌体ZoeJ——这是一种可以感染分枝杆菌(Mycobacterium)的噬菌体。

简介

        分枝杆菌噬菌体ZoeJ是以分枝杆菌为宿主的噬菌体，它是一种宿主广泛的噬菌体，可以从耻垢分枝杆菌(Mycobacterium Smegmatis)、结核分枝杆菌(Mycobacterium Tuberculosis)与鸟分枝杆菌(Mycobacterium Avium)中分离出来。

病毒学特征

        分枝杆菌噬菌体ZoeJ是一个与分枝杆菌噬菌体TM4密切相关的Subcluster K2噬菌体，属于TM4病毒家族(Timquatrovirus)。状如蝌蚪，二十面体头部直径约60纳米，不可收缩的尾巴长度约为600纳米。

        分枝杆菌噬菌体ZoeJ既可以感染快速生长的分枝杆菌，也可以感染缓慢生长的分枝杆菌，是温和噬菌体。

基因结构

        分枝杆菌噬菌体ZoeJ具有高度嵌合的基因组。它们的基因组序列显示了广泛的水平遗传转移的证据，在噬菌体之间以及噬菌体和它们的分枝杆菌宿主之间。比较这些序列有助于解释自然界中这种类型的基因交换是如何频繁发生的，以及噬菌体如何改变细菌致病性。

       分枝杆菌噬菌体基因组中包含的基因子集比基因组中的其他元素具有更快的遗传通量。这些“快速通量”基因在分枝杆菌噬菌体之间更经常地交换，并且在序列上比其他分枝杆菌噬菌体平均基因短50%。

应用

        20世纪80年代，噬菌体被发现作为从基因上操纵宿主的工具。例如，分枝杆菌噬菌体TM4与分枝杆菌噬菌体ZoeJ被用来构建穿梭质粒，在大肠杆菌中作为大型黏粒(cosmids)复制，在分枝杆菌中作为噬菌体复制。穿梭相移可以在大肠杆菌中进行操作，并用于有效地将外源DNA导入分枝杆菌。

        由于分枝杆菌噬菌体ZoeJ是温和噬菌体，经常参与分枝杆菌之间的基因交流，因此人们可以利用携带报告基因的噬菌体鉴别结核分枝杆菌耐药菌株。

       通过基因工程，可以将温和噬菌体改造成耐药菌克星。2019年，据报道，一名15岁女孩在肺移植后发生囊性纤维化和弥散性脓肿分枝杆菌(Mycobacterium Abscessus)感染，每天两次静脉注射基因改造后的分枝杆菌噬菌体，患者从治疗中获益明显。2022年，据报道，一名年轻男子患有难治性脓肿分枝杆菌亚脓肿性肺部感染和严重囊性纤维化肺病，每天两次静脉注射两种分枝杆菌噬菌体。经噬菌体和抗生素联合治疗约100天后，脓肿分枝杆菌(Mycobacterium Abscessus)的气道培养呈阴性，多种生物标志物证实了治疗很成功。该患者在治疗379天后接受了双侧肺移植，从移植的肺组织培养证实了细菌的根除。