前噬菌體介導耐藥基因水平傳播新機制
前噬菌體（Prophages）在包括毒力因子在內的多種功能性狀的轉導中發揮重要作用，但在攜帶和傳播抗微生物抗性基因(ARGs)方面仍存在爭議。
2023年6月27日，南京農業大學動物醫學院獸藥殘留與耐藥性風險評估中心王麗平教授團隊聯合動物科技學院劉金鑫教授在 ISME Journal （IF=11）在線發表了題為“Conjugative transfer of streptococcal prophages harboring antibiotic resistance and virulence genes”的研究論文，該研究揭示了前噬菌體在鏈球菌耐藥性水平傳播中的重要作用及其相關機制，為噬菌體治療的風險評估和耐藥菌感染的防控奠定了基礎。
抗生素耐藥性（AMR）已經對全球公共衛生和經濟造成嚴重威脅。多重耐藥肺炎鏈球菌、紅霉素耐藥化膿性鏈球菌和克林霉素耐藥無乳鏈球菌等均被列入WHO和美國CDC抗生素耐藥性威脅列表。豬鏈球菌作為鏈球菌屬的重要成員，是一個新發再發人獸共患病原，近年來耐藥性問題也日趨嚴重，對人畜健康造成極大威脅，被認為是上述鏈球菌耐藥基因傳播的儲庫。整合性接合元件（ICEs）和整合性可移動元件（IMEs）等可移動遺傳元件（MGEs）是介導鏈球菌屬細菌耐藥基因（ARGs）水平轉移的重要元件，除此之外，鏈球菌屬細菌染色體中也存在大量前噬菌體，表明其在細菌進化過程中起重要作用，但因缺乏有關噬菌體直接編碼耐藥基因的系統研究，噬菌體介導耐藥基因水平轉移的效率和機制尚未完全闡明，故其在耐藥性水平傳播中的作用一直被低估。
該研究采用噬菌體-耐藥基因雙向鑒定策略系統分析了數據庫中10,983個和臨床分離的736個鏈球菌基因組中的前噬菌體和耐藥基因，鑒定了一類可直接編碼ARGs的前噬菌體家族（SMphages）。SMphages分布于包括豬鏈球菌和無乳鏈球菌在內的21種鏈球菌種屬中，攜帶包括萬古霉素耐藥基因簇vanG和噁唑烷酮類耐藥基因optrA在內的10大類25種耐藥基因，Tanglegram分析提示SMphages存在廣泛的種內和中間水平轉移現象。但是鏈球菌中噬菌體的轉導和溶源化效率低且宿主譜窄，傳統的轉導水平轉移途徑不足以解釋SMphages在鏈球菌中的廣泛分布。因此推測尚存在未被鑒定的轉移機制介導前噬菌體在鏈球菌屬間的水平轉移。
為驗證該假設，研究人員設計了一組試驗來鑒定SMphages的水平轉移途徑以及其它可移動元件在其轉移過程中的作用。試驗選取了4株攜帶SMphages的鏈球菌，包括2株ICE-negative豬鏈球菌，1株ICE-positive豬鏈球菌和1株ICE-positive停乳鏈球菌，研究發現SMphages通過轉導和轉化途徑進行轉移的作用非常有限，而是可通過高頻率的接合途徑進行水平轉移。研究進一步通過構建ICE敲除和回補株，證實ICE無論存在于供體菌還是受體菌，均可動員SMpahges的通過接合方式進行高頻率水平轉移，轉移至受體菌后，又可通過位點特異性重組和同源重組的方式整合到宿主菌染色體上。前噬菌體借助ICE進行接合轉移新途徑的發現，為研究不同可移動遺傳元件相互作用機制奠定理論基礎，同時，也提出警示前噬菌體作為ARGs的儲庫和轉移載體，其引起的ARGs擴散風險也是不容忽視的。
