2022年2月，英国埃克塞特大学环境与可持续发展研究所生命与环境科学学院的Meaghan Castledine等人在elife（IF=8.713）发表了题为“Parallel evolution of Pseudomonas aeruginosa phage resistance and virulence loss in response to phage treatment in vivo and in vitro”的文章。该研究通过使用临床细菌和噬菌体组合进行“体外进化模拟”，研究了体外细菌-噬菌体共同进化动力学对体内进化动力学的反映程度。

结果显示铜绿假单胞菌与噬菌体在体内和体外的进化动力学相似。两种环境中都迅速的产生了高水平的噬菌体抗性，在体内2天后，超过一半的细菌分离株对原始噬菌体具有抗性；在体外添加一次噬菌体处理后，对同期噬菌体抗性的细菌比例(90.81%)明显高于多次添加噬菌体(66.7%)。两种环境中产生的噬菌体抗性细菌都具有较低的毒力，在体内抗性细菌的毒力平均降低了95.5%，在体外添加一次噬菌体和多次添加噬菌体处理的细菌毒力平均降低了96.15%和89.8%。体内抗性菌株生长速度明显低于原始菌株，而在体外抗性菌株的生物被膜产量明显高于原始菌株。通过种群测序发现，噬菌体抗性是来自于对新生突变的选择，而不是对已存在变异的选择，与对照种群相比，处理种群中发现了更多新的SNPs/Indels；重复添加噬菌体比添加一次的处理种群中发现了更多新的SNPs/Indels。这些结果表明在体内细菌对噬菌体的抗性会快速进化，以及体外实验能多大程度上为临床噬菌体抗性进化提供有用的见解。

图 1，噬菌体治疗过程中细菌进化和噬菌体的时移分析。来自(a)原始(噬菌体治疗前，“Anc.”)和体内(临床)噬菌体治疗第2天(T1)和第4天(T2)(n=8)的细菌分离株对原始噬菌体(anc.：14-1和PNM)和来自第2天(T1)、第4(T2)和第7天(T3)的噬菌体分离株的抗性比例。相同的原始细菌分离株在体外进化，其中(b)在实验开始时加入一次噬菌体，以与(c)重复添加噬菌体进行比较，模拟临床治疗。

图 2.铜绿假单胞菌在体内(a)和在体外(b，c)接种的大蜡螟存活曲线。(a)噬菌体治疗前(黑色)和治疗后(灰色)细菌分离株的毒力。

图 3. 支持细菌种群抗药性和毒力权衡的表型变化。种群在体内进化(a，c)，在体外进化(b，d)。

DOI：10.7554/eLife.73679

原文链接：Parallel evolution of Pseudomonas aeruginosa phage resistance and virulence loss in response to phage treatment in vivo and in vitro | eLife (elifesciences.org)