DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1696826
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41574338
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Oleksandra Berhilevych وآخرون
الموضوع الرئيسي: البكتريوفاجات والتفاعلات الميكروبية
نظرة عامة
تتناول الأبحاث القضية الحرجة المتعلقة بسلامة الغذاء، وخاصة فيما يتعلق بلحم الدجاج كمصدر رئيسي لعدوى السالمونيلا والإشريكية القولونية. تستكشف السيطرة البيولوجية المعتمدة على الفيروسات كطريقة مبتكرة للتخفيف من هذه المسببات، بما يتماشى مع استراتيجية الصحة الواحدة لسلامة الغذاء المستدامة. تركز الدراسة على تطوير كوكتيل مكون من ثلاثة فيروسات تم تحسينه لزيادة الفعالية ضد السالمونيلا والإشريكية القولونية على صدور الدجاج النيئة أثناء التخزين البارد.
اختار الباحثون ثلاثة فيروسات ليتية بناءً على نطاقات مضيفيها وقيم كفاءة الطباعة (EOP)، ثم قاموا بتدريبها باستخدام بروتوكول أبيلمانز على مدى 30 دورة لتوسيع نطاق مضيفيها. أظهر الكوكتيل المدرب زيادة كبيرة في الفعالية، حيث تم تثبيط نمو السالمونيلا بشكل فعال في الاختبارات العائمة وتحقيق تخفيضات كبيرة في البكتيريا على صدور الدجاج، خاصة عند مضاعفات العدوى (MOI) من 10 و100. كانت أقصى التخفيضات الملحوظة 1.56 لوغاريتم 10 CFU/mL للسالمونيلا و1.48 لوغاريتم 10 CFU/mL للإشريكية القولونية بعد 72 ساعة. تشير النتائج إلى أن كوكتيل الفيروسات المكون من ثلاثة عناصر المحسن لا يعزز فقط السيطرة على المسببات ولكن أيضًا يحسن سلامة الغذاء في إنتاج لحم الدجاج، مما يشير إلى إمكانية تطبيقه في استراتيجيات السيطرة البيولوجية ضد التلوث البكتيري المختلط.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات المستمرة التي تواجهها السلطات الصحية العالمية في إدارة الأمراض المنقولة بالغذاء، وخاصة تلك التي تسببها مسببات الأمراض مثل السالمونيلا والإشريكية القولونية. تؤكد على الحاجة الملحة لتدابير السيطرة الفعالة، داعية إلى استخدام استراتيجيات مضادة للميكروبات الطبيعية التي تتماشى مع نهج الصحة الواحدة، الذي يدمج صحة الإنسان والحيوان والبيئة. يتم تقديم البكتريوفاجات (الفيروسات) كعوامل واعدة لتعزيز سلامة الغذاء بسبب خصوصيتها تجاه المضيف، وخصائصها القاتلة للبكتيريا، وتكرارها الذاتي، وفعاليتها من حيث التكلفة، وتأثيرها الضئيل على خصائص المنتجات الغذائية. أظهرت الدراسات الحديثة أن الفيروسات يمكن أن تقلل بشكل كبير من تلوث السالمونيلا والإشريكية القولونية في اللحوم النيئة والدواجن، على الرغم من أن قيود تطبيقات الفيروسات الفردية، مثل نطاقات المضيف الضيقة وتطوير مقاومة الفيروسات، تستدعي استخدام فيروسات متعددة الأغراض أو كوكتيلات الفيروسات.
تناقش المقدمة أيضًا مفهوم تدريب الفيروسات، وهو نهج مبتكر يهدف إلى تعزيز فعالية واستقرار الفيروسات من خلال طرق تطورية. يشمل ذلك بروتوكول أبيلمانز التاريخي، الذي تم تكييفه للتطبيقات الحديثة لتحسين كوكتيلات الفيروسات ضد سلالات بكتيرية متنوعة. تبني الدراسة على الأبحاث السابقة من خلال التركيز على تطوير كوكتيل مكون من ثلاثة فيروسات مصمم للعمل بشكل متزامن ومحسن ضد كل من السالمونيلا والإشريكية القولونية، مما يعالج الفجوات في الأدبيات الحالية بشأن السيطرة البيولوجية على تلوث المسببات المختلطة في لحم الدواجن.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الاتجاهات أو التباينات الهامة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، أو معاملات الارتباط، التي توفر رؤى حول العلاقات بين المتغيرات. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي أنماط أو شذوذات ملحوظة فيما يتعلق بأسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. بشكل عام، تعتبر النتائج أساسًا للنقاش والتفسير اللاحق للنتائج.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل ما مجموعه 23 سلالة بكتيرية، تتكون من 13 سلالة من السالمونيلا و10 سلالات من الإشريكية القولونية (ستة منها كانت سلالات ESBL)، لتطوير كوكتيل فعال من الفيروسات للسيطرة البيولوجية على هذه المسببات في صدور الدجاج النيئة. تم عزل السلالات البكتيرية بشكل أساسي من المنتجات الغذائية، وتم الحصول على الفيروسات المستخدمة في التجارب من معهد جودة وسلامة الغذاء. تم تقييم نطاق المضيف لـ 16 فيروسًا، مما كشف أن معظم الفيروسات أظهرت كفاءة منخفضة إلى متوسطة في الطباعة (EOP) ضد السلالات المختبرة، مع وجود ثلاثة فيروسات فقط تظهر نطاق مضيف أوسع. تم استخدام بروتوكول أبيلمانز لتعزيز نطاق المضيف للكوكتيل الفيروسي، مما أدى إلى زيادة من 37.5% إلى 62.5% حساسية بين السلالات البكتيرية بعد التعرض المتسلسل.
تم تقييم فعالية كوكتيل الفيروسات المكون من ثلاثة عناصر الموسع من خلال اختبارات القتل العائم وتجارب التحدي على صدور الدجاج النيئة. أشارت النتائج إلى أن كوكتيل الفيروسات المدرب قد قام بتثبيط نمو سلالات السالمونيلا بشكل كبير، مع زيادة ملحوظة في مدة تثبيط البكتيريا مقارنةً بالكوكتيل الأصلي. ومع ذلك، كانت الفعالية ضد سلالات الإشريكية القولونية أقل وضوحًا، حيث أظهرت بعض السلالات عدم تحسن بعد التدريب. أظهر كوكتيل الفيروسات تقليلًا يعتمد على الجرعة في الأحمال البكتيرية في صدور الدجاج، محققًا تخفيضات كبيرة في أعداد السالمونيلا والإشريكية القولونية بعد 72 ساعة من التخزين البارد. تؤكد هذه النتائج على إمكانية استراتيجيات السيطرة البيولوجية المعتمدة على الفيروسات في التخفيف من مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء، على الرغم من التحديات المتعلقة بنطاق المضيف الضيق للفيروسات الفردية والحاجة إلى تركيبات كوكتيل فعالة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1696826
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41574338
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Oleksandra Berhilevych et al.
Primary Topic: Bacteriophages and microbial interactions
Overview
The research addresses the critical issue of food safety, particularly concerning chicken meat as a significant source of Salmonella and E. coli infections. It explores phage-based biocontrol as an innovative method to mitigate these pathogens, aligning with the One Health strategy for sustainable food safety. The study focuses on developing a three-phage cocktail optimized for efficacy against Salmonella and E. coli on raw chicken filets during cold storage.
The researchers selected three lytic phages based on their host ranges and efficiency of plating (EOP) values, subsequently training them using the Appelmans protocol over 30 cycles to expand their host range. The trained cocktail demonstrated a significant increase in efficacy, inhibiting Salmonella growth effectively in planktonic assays and achieving substantial bacterial reductions on chicken filets, particularly at multiplicities of infection (MOI) of 10 and 100. The maximum reductions observed were 1.56 log 10 CFU/mL for Salmonella and 1.48 log 10 CFU/mL for E. coli after 72 hours. The findings indicate that the optimized three-phage cocktail not only enhances pathogen control but also improves food safety in chicken meat production, suggesting its potential application in biocontrol strategies against mixed bacterial contamination.
Introduction
The introduction highlights the ongoing challenges faced by global health authorities in managing foodborne diseases, particularly those caused by pathogens such as Salmonella and E. coli. It emphasizes the urgent need for effective control measures, advocating for the use of natural antimicrobial strategies that align with the One Health approach, which integrates human, animal, and environmental health. Bacteriophages (phages) are presented as promising agents for enhancing food safety due to their host specificity, bactericidal properties, self-replication, cost-effectiveness, and minimal impact on food product characteristics. Recent studies have shown that phages can significantly reduce Salmonella and E. coli contamination in raw meat and poultry, although the limitations of single phage applications, such as narrow host ranges and the development of phage resistance, necessitate the use of polyvalent broad-spectrum phages or phage cocktails.
The introduction also discusses the concept of phage training, a novel approach aimed at enhancing the efficacy and stability of phages through evolutionary methods. This includes the historical Appelmans protocol, which has been adapted for modern applications to improve phage cocktails against diverse bacterial strains. The study builds on previous research by focusing on the development of a three-phage cocktail designed for optimized simultaneous action against both Salmonella and E. coli, addressing gaps in the current literature regarding the biocontrol of mixed pathogen contamination in poultry meat.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against hypotheses or previous studies to highlight significant trends or discrepancies.
In this section, the authors may report on specific metrics, such as mean values, standard deviations, or correlation coefficients, which provide insight into the relationships between variables. Additionally, any observed patterns or anomalies are discussed in relation to the research questions posed earlier in the study. Overall, the results serve as a foundation for the subsequent discussion and interpretation of the findings.
Discussion
In this study, a total of 23 bacterial strains, comprising 13 Salmonella and 10 E. coli strains (six of which were ESBL strains), were analyzed to develop an effective phage cocktail for biocontrol of these pathogens in raw chicken filets. The bacterial strains were primarily isolated from food products, and the phages used in the experiments were sourced from the Institute of Food Quality and Food Safety. The host range of 16 phages was evaluated, revealing that most phages exhibited low to moderate efficiency of plating (EOP) against the tested strains, with only three phages demonstrating a broader host range. The Appelmans protocol was employed to enhance the host range of the phage cocktail, resulting in an increase from 37.5% to 62.5% sensitivity among the bacterial strains after serial exposure.
The efficacy of the expanded three-phage cocktail was assessed through planktonic killing assays and challenge experiments on raw chicken filets. Results indicated that the trained phage cocktail significantly inhibited the growth of Salmonella strains, with a notable increase in the duration of bacterial suppression compared to the original cocktail. However, the efficacy against E. coli strains was less pronounced, with some strains showing no improvement post-training. The phage cocktail demonstrated a dose-dependent reduction in bacterial loads in chicken filets, achieving significant reductions of Salmonella and E. coli counts after 72 hours of cold storage. These findings underscore the potential of phage-based biocontrol strategies in mitigating foodborne pathogens, although challenges remain regarding the narrow host range of individual phages and the need for effective cocktail formulations.