PRISM:单滴微环境下的噬菌体分离与鉴定一体化平台

作者: aeks | 发布时间: 2026-03-27 14:02 | 更新时间: 2026-03-27 14:02

学科分类: 化学工程与技术 生物医学工程 生物工程

本文介绍了一种名为PRISM(单液滴微环境中的噬菌体回收与鉴定)的新型微流控技术平台,旨在突破传统噬菌体研究的瓶颈。长期以来,科学家主要依靠‘噬斑法’——即在细菌平板上观察噬菌体裂解形成的透明斑点——来分离和计数噬菌体。但这种方法存在严重局限:它偏向于那些生长快、易形成清晰噬斑的噬菌体,而大量‘不产斑’(nonplaquing)或生长缓慢的噬菌体则完全被忽略。这些被遗漏的噬菌体可能携带新型抗菌基因(如溶菌酶、抗CRISPR蛋白等),具有重要科研与应用价值。

PRISM平台的核心思路是‘化整为零’:将细菌与噬菌体共同封装进皮升体积的油包水微液滴中,每个液滴相当于一个独立的微型培养室。由于空间极小,噬菌体与细菌碰撞概率大增;再结合荧光染料(标记活菌),就能通过荧光强弱直观判断细菌是否被感染(荧光弱=被抑制=有活性噬菌体)。该技术无需制作噬斑,实现了真正的‘免平板’操作。

研究团队用PRISM完成了三项关键验证:第一,成功从污水样本中分离出多种沙门氏菌噬菌体,其中一部分在标准琼脂平板上完全不形成噬斑,但PRISM能精准捕获并确认其裂解活性;第二,对难以定量的‘弱产斑’噬菌体(如Rhodococcus phage ReqiDocB7),PRISM给出的滴度结果比传统方法更稳定、数值更高(约高两倍),证明其定量更准确;第三,还能同步评估细菌对噬菌体的耐药突变频率,并快速区分‘烈性’(只裂解细菌)与‘温和’(可整合入细菌基因组)两类噬菌体的生活方式——这两项指标对噬菌体疗法至关重要。

综上,PRISM不仅大幅加快了噬菌体筛选速度(24小时内即可完成),降低了人工与耗材成本,更重要的是打破了‘噬斑依赖’的桎梏,使原本隐藏在环境中的大量未知噬菌体得以被系统性发掘,为开发新型抗菌药物、挖掘功能蛋白提供了强大新工具。

DOI: 10.1126/sciadv.aeb2362

标签: PRISM平台 不产斑噬菌体 噬菌体 噬菌体分离 微液滴技术