«Вылов» в сточных водах бойни звучит не слишком привлекательно, но именно этим занималась команда исследователей из Ганьсуйского аграрного университета (Ланьчжоу, Китай) под руководством старшего автора Хуэйтяня Гоу, чтобы найти перспективное решение для обеззараживания от сальмонеллы.

Сальмонелла является одной из основных причин пищевых отравлений и представляет значительную угрозу для безопасности пищевых продуктов. По данным исследования 2023 года, охватившего 16% населения США, было зафиксировано более 7000 случаев заражения сальмонеллой, при этом уровень госпитализации достигал тревожных 29%. Чтобы сдержать инфекцию, птицеводы часто применяют антибиотики, но это имеет обратную сторону — ускоряет развитие антибиотикорезистентных штаммов.

Сальмонелла образует плотные биоплёнки, которые защищают бактерии от химических средств и дезинфекции, поэтому полный отказ от фармакологических подходов в пользу одной лишь гигиены и стерильности малореалистичен. Так какое же решение?

Бактериофаги — вирусы, атакующие бактерии — предлагают перспективную природную альтернативу. FDA (США) уже признало ряд литических фагов «в целом безопасными», а предыдущие исследования показали их эффективность в снижении количества сальмонеллы на куриной коже. В то же время их эффективность в реальных пищевых системах до сих пор требовала подтверждения.

Чтобы восполнить этот пробел, исследователи решили найти новый штамм фага, подробно его охарактеризовать и протестировать в условиях, максимально приближённых к реальным. Сначала они использовали метод двойного слоя агара для выявления бактериофагов в сточных водах птицефабрик и бойни, способных разрушать распространённые штаммы сальмонеллы.

Так был обнаружен новый литический фаг W5, который показал мощное действие против девяти сероваров сальмонеллы. Морфологические и биологические исследования, включая полное секвенирование генома с помощью платформы PacBio Sequel II, показали, что W5 принадлежит к роду Cornellvirus и стабилен при температурах до 50 °C и в диапазоне pH от 3 до 13.

В параллельных экспериментах с использованием окрашивания кристаллическим фиолетовым и конфокальной лазерной микроскопии исследователи оценили способность фага как предотвращать образование биоплёнок, так и разрушать уже сформированные. Это тестировали в различных пищевых средах: пастеризованном молоке, сырой свинине, жидком яйце и на поверхности яичной скорлупы при температурах 4 и 30 °C. Результаты показали, что W5 эффективно как предотвращает образование биоплёнок, так и разрушает их, уничтожая сальмонеллу, с наилучшими результатами при 30°C.

Сканирующая электронная микроскопия также подтвердила эффективность W5 в разрушении биоплёнок на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами. При этом эффективность зависела от температуры, зрелости биоплёнки и типа поверхности.

Комментируя результаты исследования, Гоу отметил, что команде удалось «открыть безопасный и высокоэффективный природный вирус (бактериофаг W5), который действует как высокоточная ракета, способная уничтожать вредную сальмонеллу на различных продуктах и упаковочных материалах, демонстрируя большой потенциал как новый защитник пищевой безопасности… Геномный анализ подтверждает его безопасность, поскольку он не содержит генов вирулентности или антибиотикорезистентности».

Исследователи также подчёркивают, что как природный биологический агент W5 является экологичным решением для обеззараживания, позволяющим сократить использование агрессивных химических средств.
«Мы уверены, что фаг W5 обладает огромным потенциалом для интеграции на всех этапах — от фермы до стола. Его можно применять как кормовую добавку, дезинфицирующее средство в мясопереработке или даже как спрей-консервант для свежих продуктов», — добавил Гоу. — «Мы с нетерпением ждём сотрудничества с индустрией, чтобы перенести это эффективное “зелёное” решение из лаборатории на рынок и совместно повысить безопасность пищевых продуктов».