ファージ型別

ファージタイピングは、バクテリオファージ（略して「ファージ」）を用いて細菌の単一株を検出および識別する表現型法である。^{[ 1 ]}ファージは細菌に感染するウイルスであり、細菌細胞の溶解を引き起こす可能性がある。^{[ 2 ]}細菌株は、その溶解パターンに基づいて型が割り当てられる。^{[ 3 ]}ファージタイピングは1900年代を通じて感染症の発生源を追跡するために使用されていたが、疫学的特徴付けのために全ゲノムシーケンスなどの遺伝子型法に取って代わられた。^{[ 1 ]}

ファージタイピングは、細菌表面の抗原や受容体へのファージの特異的な結合と、それに伴う細菌の溶解または溶解の欠如に基づいています。 ^{[ 4 ]}この結合プロセスは吸着として知られています。^{[ 5 ]}ファージが細菌の表面に吸着すると、溶菌サイクルまたは溶原サイクルのいずれかを経る可能性があります。^{[ 6 ]}

毒性ファージは溶菌サイクルに入り、そこで複製して細菌細胞を溶解する。^{[ 7 ]}毒性ファージは、その特異的な溶菌作用に基づいて、異なる細菌種を区別することができる。^{[ 8 ]}溶菌は、毒性ファージが細菌表面に吸着した場合にのみ発生し、ファージの種特異性を構成する。^{[ 5 ]}

温和ファージは溶原サイクルに入り、すぐに細胞を溶解しません。^{[ 7 ]}ファージは溶原化中にプロファージとして細菌ゲノムに組み込まれ、血清学的に同一または関連するファージによる細胞の溶解から保護されます。^{[ 9 ]}プロファージはゲノムに組み込まれるため、細菌の子孫にも受け継がれます。^{[ 7 ]}プロファージを持つ細菌株は溶原株として知られています。^{[ 9 ]}溶原化は株特異的であるため、同じ種の異なる細菌株を区別することができます。^{[ 10 ]}プロファージは化学的または物理的に誘導されて溶菌経路に戻ることがあります。^{[ 6 ]}

特性評価を行う細菌株を寒天ペトリ皿で培養し乾燥させる。^{[ 11 ]}乾燥したら、異なる領域をマークするために、底面にグリッドまたは別の認識可能なパターンを描く。^{[ 11 ]}各領域に、通常の試験希釈で異なるファージを接種し、5～48時間培養する。^{[ 11 ]}感受性ファージ領域では、細菌が溶解した部分に透明化が見られ、これが識別に使用される。^{[ 12 ]}溶解領域のサイズ、形態、およびパターンは、細菌種および株を識別するための重要な基準である。^{[ 13 ]}これらは、標準的な溶解パターンのスキームと比較され、株のタイプが割り当てられる。^{[ 14 ]}

バクテリオファージを細菌の同定に用いた最初の報告は1925年で、ゾンネンシャインがチフスとパラチフスのファージを用いてチフスを診断した。^{[ 16 ]} 1934年には、サルモネラ菌の一部の株が表面にVi抗原を発現していることが発見された。 ^{[ 17 ]}これにより、チフス菌株を溶解できるViファージが分離されたが、Vi抗原を発現している場合に限る^{[ 18 ]}。これにより、Vi抗原を発現するチフス菌種と発現しないチフス菌種を区別することが可能になった。

1938年、クレイギーとイェンは選択的増殖によりViファージを適応させ、臨界試験希釈度で使用して11種類のB.チフス菌を識別した。^{[ 19 ]} 1943年、フェリックスとキャロウは、この方法をサルモネラ・パラチフスBに拡張し、11種類のファージで12種類を識別した。^{[ 20 ]} 1947年に国際腸管ファージ型別委員会が設立され、これらのファージ型別法はすぐに標準化された。^{[ 21 ]}

ファージタイピング法の特異性は、その後数十年にわたって改良された。1959年、キャロウは、34種類のサルモネラ菌を29種類のファージで区別する最初の方法を改良した。^{[ 22 ]} 1977年、ロンドンの腸管参照研究所のアンダーソンは、これを207種類に拡張した。^{[ 22 ]}それ以来、サルモネラ菌チフス、サルモネラパラチフスB、サルモネラ菌チフス、シゲラ・ソンネイ、黄色ブドウ球菌、大腸菌など、多くの菌種に対してファージタイピング法が開発されてきた。^{[ 23 ] [ 24 ]}

ファージタイピングには多数のファージを使用する必要があるため、通常は参照ラボでのみ使用されます。^{[ 25 ]}また、個々の溶菌パターンの解釈と標準との比較に依存しているため、過去には異なるラボ間で矛盾する結果が生じています。^{[ 26 ]}さらに、バクテリオファージは変異するため、参照ファージを維持する必要があります。^{[ 25 ]}

ファージタイピングに使用されるファージは、一般的に宿主細菌株の本来の生息地から分離されます。^{[ 27 ]}これらには、下水、糞便、土壌、水などが含まれます。^{[ 27 ]}温和ファージは、溶原化中に細菌ゲノムに組み込まれるため、細菌自体から分離されることがあります。^{[ 27 ]}