肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是医院感染和尿路感染中的重要机会致病菌，其荚膜多糖不仅帮助细菌逃避免疫清除，也是区分不同菌株、追踪流行传播和制定疫苗或治疗策略的关键标志。传统血清学分型依赖抗血清，存在成本高、周期长、批次差异大等局限；PCR或测序方法无法区分活菌与死菌。因此，面向临床场景的快速、灵敏和可扩展荚膜分型方法仍然十分必要。

近日，中国科学院微生物研究所冯婕研究团队在hLife发表了题为“A phage-based luminescent reporter platform for rapid typing of multiple capsular types of Klebsiella pneumoniae”的研究论文（图1）。该研究建立了一套基于发光报告噬菌体的平台，将NanoLuc荧光素酶报告基因导入K2型特异噬菌体ΦRCIP0109，获得ΦRCIP0109::nluc。

图1 论文标题及作者信息

噬菌体感染目标菌后即可产生可测量的发光信号，将特异性识别信号转换为荧光信号。更重要的是，平台利用受体结合蛋白（receptor-binding protein, RBP）决定噬菌体宿主范围的特点，通过替换RBP在同一报告噬菌体底盘扩展到特异识别K1、K47、K57和K64等临床相关荚膜型（图2）。其中K1、K2和K57常与高毒力肺炎克雷伯菌相关，K47和K64则是碳青霉烯耐药菌株中的常见荚膜型，因而具有明确的临床监测价值。

图2 基于RBP替换和发光报告的肺炎克雷伯菌荚膜分型平台示意图

在K2检测中，经纯化的报告噬菌体显著降低背景并提升信噪比，10⁷CFU/mL的细菌可在0.5小时内检出。检测限可达10 CFU/mL，并可在2.5小时内实现阳性判定。RBP替换获得的四种工程化报告噬菌体同样保持高特异性，能分别识别各自的目标荚膜型，对非目标菌株未见明显交叉反应。

模拟临床样本进一步验证了平台适用性。在合成尿液中，K1、K2、K47、K57和K64型肺炎克雷伯菌在≥10⁵CFU/mL时多数可于0.5小时内出现阳性信号，在10³-10⁴CFU/mL范围也能形成一致发光曲线。在由大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌共同构成的多菌环境中，报告噬菌体仍可在约3小时内准确识别目标菌株，说明合成尿液中的复杂尿液微生态并未破坏荚膜型判别能力。

为进一步提升敏感度，研究采用定向进化优化报告噬菌体。最终得到的进化株Φ109::nluc-E7的发光信号比初始株提高10-100倍，并将部分细菌浓度下的检出时间进一步缩短；针对K57型的进化株Φ109_R57::nluc-E7也表现出更高斜率、更大信号面积、更高滴度和更强吸附效率，扩展了定量检测范围。

这项工作展示了将噬菌体天然特异性转化为诊断优势的可行路径。样本前处理和检测流程相对简洁，有利于后续向临床检验等场景转化。未来若结合更多RBP资源、机器学习预测和蛋白设计，可继续扩展到更多荚膜型和其他重点病原体。其快速、特异、可模块化扩展的特点，有望服务于感染监测、精准用药和噬菌体治疗方案选择。

✦  +

+

作者简介

第一作者

宋怡瑶 硕士研究生

机构：山东第一医科大学，中国科学院微生物研究所

研究方向：基于噬菌体的荚膜精准分型研究

荆世松 博士研究生

机构：中国科学院微生物研究所

研究方向：噬菌体工程化改造策略研究

通信作者

冯婕 研究员

机构：中国科学院微生物研究所

研究方向：病原细菌多重耐药机制及噬菌体防治策略研究

引用格式：

Song Y, Jing S, Li Y, et al. A phage-based luminescent reporter platform for rapid typing of multiple capsular types of Klebsiella pneumoniae. hLife 2026. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2026.06.001.

支持单位：