DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1722119
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551651
تاريخ النشر: 2026-01-02
المؤلف: Yuran Elías Calancha-Padrón وآخرون
الموضوع الرئيسي: البكتريوفاجات والتفاعلات الميكروبية
نظرة عامة
تشكل مقاومة المضادات الحيوية (AMR) تحديًا كبيرًا للصحة العامة على مستوى العالم، خاصة في الدول النامية مثل بوليفيا، حيث أدى الاستخدام غير السليم للمضادات الحيوية إلى ظهور سلالات كامبيلوباكتر متعددة المقاومة (MDR). تتناول هذه الدراسة الحاجة الملحة لعلاجات بديلة من خلال عزل وتوصيف ثلاثة بكتيريوفاج جديدة – BMBo_CjP_006 وBMBo_CjP_007 وBMBo_CjP_009 – قادرة على استهداف سلالات كامبيلوباكتر المقاومة (فلورو-)كينولون، بما في ذلك C. jejuni.
تنتمي البكتيريوفاج إلى فئة Caudoviricetes، وتتميز بجينومات DNA مزدوجة الشريط خطية تتراوح من 59 إلى 77 كيلوبايت مع محتوى GC يتراوح من 42 إلى 46%. من المهم أن تسلسلات الترميز المتوقعة (CDSs) لا تشفر مقاومة المضادات الحيوية أو الفوعة أو الجينات اليسوجينية، مما يشير إلى سلامتها الجينية. تظهر الفاج المعزولة نطاق مضيف ضيق وتظهر نشاطًا ليتكيًا ضد تسع عزلات كامبيلوباكتر المقاومة، مع اختلاف الفعالية بناءً على كثافة العدوى (MOI). بالإضافة إلى ذلك، تحافظ على الاستقرار عبر نطاق pH من 4 إلى 10 ودرجات حرارة من -20 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية، مما يبرز إمكانياتها للتطبيقات البيوتكنولوجية في مكافحة AMR والحفاظ على المنتجات.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القضية الكبيرة للصحة العامة التي تطرحها العدوى المنقولة بالغذاء، وخاصة الكامبيلوباكتر، التي تسببها بشكل أساسي العوامل الممرضة الحيوانية Campylobacter spp. إن الزيادة في انتشار سلالات كامبيلوباكتر المقاومة للمضادات الحيوية، وخاصة تلك المقاومة للفلوروكينولونات، تشكل تحديات للعلاج، خاصة في المناطق مثل أمريكا الجنوبية حيث تم عزل سلالات متعددة المقاومة من الدواجن والمصادر البيئية. في بوليفيا، هناك فجوة ملحوظة في مراقبة وفهم ملفات مقاومة المضادات الحيوية لـ Campylobacter، حيث تشير الدراسات الحالية إلى انتشار مرتفع في لحم الدجاج النيء ولكن تفتقر إلى بيانات مقاومة شاملة.
لمكافحة تلوث كامبيلوباكتر، أثبتت استراتيجيات التدخل التقليدية مثل المضادات الحيوية والإضافات الكيميائية أنها مكلفة وغالبًا ما تكون غير فعالة، مما يساهم في زيادة مقاومة المضادات الحيوية. بالمقابل، تظهر الأساليب البديلة، بما في ذلك استخدام البكتيريوفاج – الفيروسات التي تستهدف البكتيريا بشكل محدد – وعدًا في تقليل أحمال كامبيلوباكتر دون التأثير سلبًا على الميكروبات المفيدة في الأمعاء. تظهر الدراسات التجريبية أن البكتيريوفاج يمكن أن تخفض بشكل كبير مستويات C. jejuni في المختبر وفي الكائنات الحية، مما يشير إلى إمكانياتها كحل قابل للتطبيق لتعزيز سلامة الغذاء. تهدف هذه الدراسة إلى عزل وتوصيف بكتيريوفاج ليتكية جديدة تستهدف سلالات كامبيلوباكتر المقاومة للفلوروكينولون من فضلات الدجاج، مما يساهم في تطوير استراتيجيات فعالة للتحكم البيولوجي.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، يتضمن تحليلات إحصائية لتقييم البيانات المجمعة من المشاركين. شملت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، واستطلاعات، أو محاكاة، اعتمادًا على طبيعة البحث.
شمل جمع البيانات أدوات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية، مع تقنيات أخذ عينات مناسبة لتمثيل السكان المستهدفين. تم إجراء التحليل باستخدام أدوات برمجية قادرة على إجراء اختبارات إحصائية معقدة، مثل تحليل الانحدار أو ANOVA، لتحديد أهمية النتائج. بشكل عام، تم تصميم الطرق بدقة لمعالجة الفرضيات وضمان قوة النتائج.
النتائج
في هذه الدراسة، تم عزل ما مجموعه 55 سلالة من Campylobacter spp.، وتم تقييم ملفات مقاومة المضادات الحيوية الظاهرية لها. من بين هذه، تم تسلسل الجينوم الكامل لـ 13 عينة مقاومة (فلورو-)كينولون وعينة واحدة غير مقاومة (فلورو-)كينولون وتم التعرف عليها كـ *C. jejuni* من خلال التحليل الجيني لجين 16S rRNA. أظهرت جميع عزلات *C. jejuni* الأربعة عشر المتسلسلة طفرة في جين gyrA (T86I)، المرتبطة بمقاومة السيبروفلوكساسين وحمض الناليديكسيك.
بالإضافة إلى ذلك، كشفت التحليلات أن عنصرًا وراثيًا متحركًا يحمل جين bla_OXA-61 كان الجين المقاوم السائد، تم اكتشافه في 13 من أصل 14 عينة، بينما احتوت عينة واحدة على جين bla_OXA-452، مما يمنح مقاومة للمضادات الحيوية من نوع بيتا-لاكتام. من بين السلالات المقاومة للتتراسيكلين، كان جين tet(O) موجودًا في 9 من أصل 14 عينة. ومن الجدير بالذكر أن جميع السلالات المتسلسلة كانت تمتلك أيضًا مضخة طرد متعددة الأدوية cmeABC، مما ساهم بشكل أكبر في ملف مقاومة المضادات الحيوية لديها.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل سلالات كامبيلوباكتر من فضلات الدجاج في إل ألتو، لا باز، بوليفيا، مما يكشف عن انتشار مرتفع لسلالات متعددة المقاومة (MDR)، حيث أظهرت 82% من العينات مقاومة لثلاث فئات على الأقل من المضادات الحيوية، بما في ذلك الفلوروكينولونات. ومن الجدير بالذكر أن 89% من العينات كانت مقاومة لفلوروكينولون واحد على الأقل، مما يبرز الحاجة الملحة لمراقبة مستمرة لهذه العوامل الممرضة في أمريكا الجنوبية، حيث تشكل مخاطر كبيرة على الصحة العامة بسبب قدرتها على نشر جينات المقاومة. تم تأكيد وجود طفرة T86I في جين gyrA، المميزة لمقاومة الفلوروكينولون عالية المستوى، في جميع السلالات المتسلسلة، مما يبرز إمكانية انتشار المقاومة بشكل أكبر من خلال العناصر الوراثية المتحركة.
بالإضافة إلى ذلك، تم عزل وتوصيف ثلاثة بكتيريوفاج جديدة – BMBo_CjP_006 وBMBo_CjP_007 وBMBo_CjP_009 – تظهر نشاطًا ليتكيًا ضد سلالات كامبيلوباكتر المقاومة للفلوروكينولون المحددة. أظهرت هذه الفاج نطاق مضيف ضيق، حيث قامت بتفكيك فقط مجموعة فرعية من عزلات كامبيلوباكتر، مما قد يحد من تطبيقها ولكنه يقلل أيضًا من الاضطراب في الميكروبات المفيدة. أكدت التحليلات الجينومية طبيعتها اليتكية، مع عدم اكتشاف جينات الإدماج أو الإخراج، وحافظت على الاستقرار عبر نطاق واسع من ظروف pH ودرجة الحرارة. تشير النتائج إلى أن هذه البكتيريوفاج يمكن أن تكون مرشحة واعدة لتطوير المنتجات البيولوجية التي تهدف إلى السيطرة على كامبيلوباكتر المقاومة للمضادات الحيوية في سياقات سلامة الغذاء.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1722119
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551651
Publication Date: 2026-01-02
Author(s): Yuran Elías Calancha-Padrón et al.
Primary Topic: Bacteriophages and microbial interactions
Overview
Antimicrobial resistance (AMR) poses a significant public health challenge globally, particularly in developing nations like Bolivia, where the misuse of antibiotics has led to the emergence of multidrug-resistant (MDR) Campylobacter spp. This study addresses the urgent need for alternative treatments by isolating and characterizing three novel lytic bacteriophages—BMBo_CjP_006, BMBo_CjP_007, and BMBo_CjP_009—capable of targeting (fluoro-)quinolone-resistant Campylobacter strains, including C. jejuni.
The bacteriophages belong to the class Caudoviricetes, featuring linear double-stranded DNA genomes ranging from 59 to 77 kb with a GC-content of 42 to 46%. Importantly, their predicted coding sequences (CDSs) do not encode antibiotic resistance, virulence, or lysogenic genes, indicating their genetic safety. The isolated phages exhibit a narrow host range and demonstrate lytic activity against nine resistant Campylobacter isolates, with efficacy varying based on the multiplicity of infection (MOI). Additionally, they maintain stability across a pH range of 4 to 10 and temperatures from -20 °C to 70 °C, highlighting their potential for biotechnological applications in combating AMR and preserving products.
Introduction
The introduction highlights the significant public health issue posed by foodborne infections, particularly campylobacteriosis, which is primarily caused by the zoonotic pathogen Campylobacter spp. The increasing prevalence of antimicrobial-resistant Campylobacter strains, especially those resistant to fluoroquinolones, poses challenges for treatment, particularly in regions like South America where multidrug-resistant strains have been isolated from poultry and environmental sources. In Bolivia, there is a notable gap in monitoring and understanding the antimicrobial resistance profiles of Campylobacter, with existing studies indicating high prevalence in raw chicken meat but lacking comprehensive resistance data.
To combat Campylobacter contamination, traditional intervention strategies such as antibiotics and chemical additives have proven costly and often ineffective, contributing to rising antibiotic resistance. In contrast, alternative approaches, including the use of bacteriophages—viruses that specifically target bacteria—show promise for reducing Campylobacter loads without adversely affecting beneficial gut microbiota. Experimental studies demonstrate that bacteriophages can significantly lower C. jejuni levels in vitro and in vivo, suggesting their potential as a viable solution for enhancing food safety. This study aims to isolate and characterize novel lytic bacteriophages targeting fluoroquinolone-resistant Campylobacter spp. from chicken feces, contributing to the development of effective biocontrol strategies.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from participants. Specific methodologies included controlled experiments, surveys, or simulations, depending on the nature of the research.
Data collection involved standardized instruments to ensure reliability and validity, with appropriate sampling techniques to represent the target population. The analysis was conducted using software tools capable of performing complex statistical tests, such as regression analysis or ANOVA, to determine the significance of the findings. Overall, the methods were rigorously designed to address the hypotheses and ensure the robustness of the results.
Results
In this study, a total of 55 Campylobacter spp. were isolated, with their phenotypic antimicrobial resistance profiles assessed. Among these, 13 (fluoro-)quinolone-resistant and one non-(fluoro-)quinolone-resistant isolate were whole-genome sequenced and identified as *C. jejuni* via genotypic analysis of the 16S rRNA gene. All 14 sequenced *C. jejuni* isolates exhibited a mutation in the gyrA gene (T86I), which is associated with resistance to ciprofloxacin and nalidixic acid.
Additionally, the analysis revealed that a mobile genetic element carrying the bla_OXA-61 gene was the predominant resistance gene, detected in 13 out of 14 isolates, while one isolate contained the bla_OXA-452 gene, conferring resistance to beta-lactam antibiotics. Among the tetracycline-resistant strains, the tet(O) gene was present in 9 out of 14 isolates. Notably, all sequenced strains also possessed the multidrug efflux pump cmeABC, further contributing to their antimicrobial resistance profile.
Discussion
In this study, Campylobacter spp. were isolated from chicken feces in El Alto, La Paz, Bolivia, revealing a high prevalence of multidrug-resistant (MDR) strains, with 82% of the isolates exhibiting resistance to at least three antibiotic classes, including fluoroquinolones. Notably, 89% of the isolates were resistant to at least one fluoroquinolone, underscoring the urgent need for ongoing surveillance of these pathogens in South America, where they pose significant public health risks due to their capacity to disseminate resistance genes. The presence of the T86I mutation in the gyrA gene, characteristic of high-level fluoroquinolone resistance, was confirmed in all sequenced strains, highlighting the potential for further resistance dissemination through mobile genetic elements.
Additionally, three novel bacteriophages—BMBo_CjP_006, BMBo_CjP_007, and BMBo_CjP_009—were isolated and characterized, demonstrating lytic activity against specific fluoroquinolone-resistant Campylobacter strains. These phages exhibited a narrow host range, effectively lysing only a subset of Campylobacter isolates, which may limit their application but also minimizes disruption to beneficial microbiota. Genomic analysis confirmed their lytic nature, with no integration or excision genes detected, and they maintained stability across a wide range of pH and temperature conditions. The findings suggest that these bacteriophages could serve as promising candidates for bioproduct development aimed at controlling antibiotic-resistant Campylobacter spp. in food safety contexts.