Construction of reporter phage T6::
Nluc and evaluation of its diagnostic performance: A novel method for rapid detection ofEscherichia coli urinary tract infections- Journal of Army Medical University Vol. 48, Issue 2, Pages: 147-157(2026)
- 作者机构：
1.解放军医学院，北京
2.解放军总医院第一医学中心检验科，北京
- 作者简介：
WANG Chi， E-mail： wangchi2018@126.com；
WANG Chengbin， Email： wangcb301@126.com
- 基金信息：the General Program of National Natural Science Foundation of China(82172364);the Natural Science Foundation of Beijing(L244076)
DOI：10.16016/j.2097-0927.202510022
CLC： Q939.48;R446.5;R691.3Received：13 October 2025，
Revised：2025-12-10，
Accepted：16 December 2025，
Published：30 January 2026
- 稿件说明：
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郝治云,赵强,李民伟,等.报告噬菌体T6::Nluc的构建与诊断性能评估：一种快速检测大肠杆菌尿路感染的新方法［J］.陆军军医大学学报，2026，48（02）：147-157.DOI：10.16016/j.2097-0927.202510022.
HAO Z Y，ZHAO Q，LI M W，et al.Construction of reporter phage T6：：Nluc and evaluation of its diagnostic performance： A novel method for rapid detection of Escherichia coli urinary tract infections［J］.J Army Med Univ，2026，48（02）：147-157.DOI：10.16016/j.2097-0927.202510022.
郝治云,赵强,李民伟,等.报告噬菌体T6::Nluc的构建与诊断性能评估：一种快速检测大肠杆菌尿路感染的新方法［J］.陆军军医大学学报，2026，48（02）：147-157.DOI：10.16016/j.2097-0927.202510022. DOI：
HAO Z Y，ZHAO Q，LI M W，et al.Construction of reporter phage T6：：Nluc and evaluation of its diagnostic performance： A novel method for rapid detection of Escherichia coli urinary tract infections［J］.J Army Med Univ，2026，48（02）：147-157.DOI：10.16016/j.2097-0927.202510022. DOI：
摘要
目的
2
构建大肠杆菌特异性的报告噬菌体T6：：
Nluc
，并评估其在尿路感染大肠杆菌快速诊断中的性能。
方法
2
采用CRISPR/Cas9系统联合同源重组技术，构建报告噬菌体T6：：
Nluc
。比较T6与T6：：
Nluc
的最佳感染复数、一步生长曲线和裂解效率等生物学特性。通过测定时间-发光曲线，确认T6：：
Nluc
的检测限、尿液基质对检测的影响。将T6：：
Nluc
与非大肠杆菌病原菌共培养后测定发光信号，探究检测特异性。从临床收集104株尿液分离的大肠杆菌，分析T6：：
Nluc
的检测覆盖率。收集437例临床尿液样本进行临床检测验证。
结果
2
T6：：
Nluc
构建成功，其一步生长曲线、最佳感染复数与T6存在差异，但裂解效率相似。T6：：
Nluc
可在40 min内检出≥10
4
CFU/mL的大肠杆菌标准菌株BL21，不受尿液基质影响，且表现出高度的检测特异性，可检出104株临床尿液大肠杆菌分离株中的51株（49.04%），在临床尿液样本中的检测灵敏度为48.84%，特异度为100.00。
结论
2
成功构建了报告噬菌体T6：：
Nluc
，并且可以灵敏、特异地检出尿路感染大肠杆菌，显著缩短了检测时间，有效提升了检测效率与准确性。
Abstract
Objective
2
To construct an
Escherichia coli
(
E. coli
)-specific reporter phage
T6::
Nluc
and evaluate its performance in the rapid diagnosis of
E. coli
-induced urinary tract infections.
Methods
2
T6::
Nluc
was constructed by the CRISPR/Cas9 system combined with homologous recombination technology. Then biological characteristics of T6 and T6::
Nluc
were systematically compared in terms of optimal multiplicity of infection (MOI)
one-step growth curves
and lysis efficiency. Time-luminescence curves were plotted to determine the limit of detection (LOD) and the impact of urine matrix. Luminescence quantification was performed to detect the specificity of the phage after being co-cultured with non-
E.coli
pathogens. In addition
104 strains of
E. coli
isolated from clinical urine samples were collected to analyze the detection coverage of T6::
Nluc
. Finally
437 clinical urine samples were obtained for clinical validation.
Results
2
The successful construction of reporter phage T6::
Nluc
was validated by Sanger sequencin
g. Its one-step growth curve and optimal MOI differed from those of T6
and the lysis efficiency remained comparable. T6::
Nluc
exhibited outstanding diagnostic performance
enabling the detection of ≥10⁴ CFU/mL
E. coli
within 40 min
with complete resistance to interference from urine matrix and excellent pathogen-specific recognition. Additionally
T6::
Nluc
successfully detected 51 out of 104 clinical
E. coli
isolates (49.04%). And the results of the detection in clinical urine samples indicated that the phage had a sensitivity of 48.84% and a specificity of 100.00 in the detection.
Conclusion
2
Reporter phage T6::
Nluc
is successfully constructed
and can sensitively and specifically detect
E. coli
causing urinary tract infections
significantly reducing detection time and enhancing efficiency and accuracy.
关键词
Keywords
references
LARCHER R ， DINH A ， MONNIN B ， et al . Phage therapy in patients with urinary tract infections： a systematic review ［J］. Expert Rev Anti Infect Ther ， 2025 ： 1 - 12 . DOI： 10.1080/14787210.2025.2513459 http://dx.doi.org/10.1080/14787210.2025.2513459 .
KONGSOMBOONCHOKE P ， MONGKOLKARVIN P ， KHUNTI P ， et al . Rapid formulation of a genetically diverse phage cocktail targeting uropathogenic Escherichia coli infections using the UTI89 model ［J］. Sci Rep ， 2025 ， 15 （ 1 ）： 12832 . DOI： 10.1038/s41598-025-96561-y http://dx.doi.org/10.1038/s41598-025-96561-y .
BENEA A ， TURAICHE M ， ROSCA O ， et al . Comparative assessment of lower urinary tract infections in hospitalized adults from western Romania： a retrospective cohort with microbiological analysis ［J］. Microorganisms ， 2025 ， 13 （ 5 ）： 1130 . DOI： 10.3390/microorganisms13051130 http://dx.doi.org/10.3390/microorganisms13051130 .
潘昊 ， 刘彧 ， 金熙 ， 等 . 术前大肠杆菌培养阳性对尿道狭窄成形术后感染及发热的影响 ［J］. 陆军军医大学学报 ， 2024 ， 46 （ 3 ）： 277 - 282 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202311096 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202311096 .
PAN H ， LIU Y ， JIN X ， et al . Impact of positive preoperative E. coli infection on surgical site infection and postoperative fever after urethral strictoplasty ［J］. J Army Med Univ ， 2024 ， 46 （ 3 ）： 277 - 282 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202311096 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202311096 .
YAO M R ， ZHU Y ， DUAN J A ， et al . Phage therapy： a novel approach to combat drug-resistant pathogens ［J］. Microbiol Res ， 2025 ， 298 ： 128228 . DOI： 10.1016/j.micres.2025.128228 http://dx.doi.org/10.1016/j.micres.2025.128228 .
赵孟珍 . 基于分子识别的细菌比色传感平台的构建及其在尿路感染检测中的应用 ［D］. 南昌 ： 南昌大学 ， 2023 . DOI： 10.27232/d.cnki.gnchu.2023.000390 http://dx.doi.org/10.27232/d.cnki.gnchu.2023.000390 .
ZHAO M Z . Construction of a bacterial colorimetric sensing platform based onmolecular recognition and its application in the diagnosis of urinarytract infections ［D］. Nanchang ： Nanchang University ， 2023 . DOI： 10.27232/d.cnki.gnchu.2023.000390 http://dx.doi.org/10.27232/d.cnki.gnchu.2023.000390 .
XIAO X Y ， ZHANG C L ， ZHANG L ， et al . A phage amplification-assisted SEA-CRISPR/Cas12a system for viable bacteria detection ［J］. J Mater Chem B ， 2025 ， 13 （ 4 ）： 1372 - 1382 . DOI： 10.1039/d4tb02178a http://dx.doi.org/10.1039/d4tb02178a .
ZURIER H S ， DUONG M M ， GODDARD J M ， et al . Engineering biorthogonal phage-based nanobots for ultrasensitive， in situ bacteria detection ［J］. ACS Appl Bio Mater ， 2020 ， 3 （ 9 ）： 5824 - 5831 . DOI： 10.1021/acsabm.0c00546 http://dx.doi.org/10.1021/acsabm.0c00546 .
ALONZO L F ， HINKLEY T C ， MILLER A ， et al . A microfluidic device and instrument prototypes for the detection of Escherichia coli in water samples using a phage-based bioluminescence assay ［J］. Lab Chip ， 2022 ， 22 （ 11 ）： 2155 - 2164 . DOI： 10.1039/D1LC00888A http://dx.doi.org/10.1039/D1LC00888A .
MEILE S ， DU J M ， STAUBLI S ， et al . Engineered reporter phages for detection of Escherichia coli， Enterococcus， and Klebsiella in urine ［J］. Nat Commun ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 4336 . DOI： 10.1038/s41467-023-39863-x http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-39863-x .
HUSSAIN W ， ULLAH M W ， FAROOQ U ， et al . Bacteriophage-based advanced bacterial detection： Concept， mechanisms， and applications ［J］. Biosens Bioelectron ， 2021 ， 177 ： 112973 . DOI： 10.1016/j.bios.2021.112973 http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2021.112973 .
DUONG M M ， CARMODY C M ， NUGEN S R . Phage-based biosensors： in vivo analysis of native T4 phage promoters to enhance reporter enzyme expression ［J］. Analyst ， 2020 ， 145 （ 19 ）： 6291 - 6297 . DOI： 10.1039/D0AN01413C http://dx.doi.org/10.1039/D0AN01413C .
ALONZO L F ， JAIN P ， HINKLEY T ， et al . Rapid， sensitive， and low-cost detection of Escherichia coli bacteria in contaminated water samples using a phage-based assay ［J］. Sci Rep ， 2022 ， 12 （ 1 ）： 7741 . DOI： 10.1038/s41598-022-11468-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41598-022-11468-2 .
SUBEDI D ， BARR J J . Temporal stability and genetic diversity of 48-year-old T-series phages ［J］. mSystems ， 2021 ， 6 （ 1 ）： e00990-20 . DOI： 10.1128/mSystems. 00990-20 http://dx.doi.org/10.1128/mSystems.00990-20 .
BRAUN P ， RAAB R ， BUGERT J J ， et al . Recombinant reporter phage rTUN1： ： nLuc enables rapid detection and real-time antibiotic susceptibility testing of Klebsiella pneumoniae K64 strains ［J］. ACS Sens ， 2023 ， 8 （ 2 ）： 630 - 639 . DOI： 10.1021/acssensors.2c01822 http://dx.doi.org/10.1021/acssensors.2c01822 .
GIBB B ， HYMAN P ， SCHNEIDER C L . The many applications of engineered bacteriophages-an overview ［J］. Pharmaceuticals （Basel） ， 2021 ， 14 （ 7 ）： 634 . DOI： 10.3390/ph14070634 http://dx.doi.org/10.3390/ph14070634 .
VU T N ， CLARK J R ， JANG E ， et al . Appelmans protocol-A directed in vitro evolution enables induction and recombination of prophages with expanded host range ［J］. Virus Res ， 2024 ， 339 ： 199272 . DOI： 10.1016/j.virusres. 2023. 199272 http://dx.doi.org/10.1016/j.virusres.2023.199272 .
HAO X R ， CEN X ， HE M ， et al . Isolation， biological and whole genome characteristics of a Proteus mirabilis bacteriophage strain ［J］. BMC Microbiol ， 2023 ， 23 （ 1 ）： 215 . DOI： 10.1186/s12866-023-02960-4 http://dx.doi.org/10.1186/s12866-023-02960-4 .
DONG Z Y ， WU R H ， LIU L J ， et al . Phage P2-71 against multi-drug resistant Proteus mirabilis： isolation， characterization， and non-antibiotic antimicrobial potential ［J］. Front Cell Infect Microbiol ， 2024 ， 14 ： 1347173 . DOI： 10.3389/fcimb.2024.1347173 http://dx.doi.org/10.3389/fcimb.2024.1347173 .
王灿 ， 刘慧莹 ， 高明明 ， 等 . 铜绿假单胞菌噬菌体vB-PaS-IME307的生物学特性研究及全基因组分析 ［J］. 陆军军医大学学报 ， 2023 ， 45 （ 19 ）： 2045 - 2056 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202209112 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202209112 .
WANG C ， LIU H Y ， GAO M M ， et al . Study on biological characteristics and genome-wide analysis of Pseudomonas aeruginosa phage vB_PaS_IME307 ［J］. J Army Med Univ ， 2023 （ 19 ）： 2045 - 2056 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202209112 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202209112 .
SZLACHTA-MCGINN A ， DOUGLASS K M ， CHUNG U Y R ， et al . Molecular diagnostic methods versus conventional urine culture for diagnosis and treatment of urinary tract infection： a systematic review and meta-analysis ［J］. Eur Urol Open Sci ， 2022 ， 44 ： 113 - 124 . DOI： 10.1016/j.euros.2022.08.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.euros.2022.08.009 .
KLEIN R D ， HULTGREN S J . Urinary tract infections： microbial pathogenesis， host-pathogen interactions and new treatment strategies ［J］. Nat Rev Microbiol ， 2020 ， 18 （ 4 ）： 211 - 226 . DOI： 10.1038/s41579-020-0324-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41579-020-0324-0 .
MEILE S ， KILCHER S ， LOESSNER M J ， et al . Reporter phage-based detection of bacterial pathogens： design guidelines and recent developments ［J］. Viruses ， 2020 ， 12 （ 9 ）： 944 . DOI： 10.3390/v12090944 http://dx.doi.org/10.3390/v12090944 .
LI M W ， HAO Z Y ， YAN J ， et al . Rapid detection of Escherichia coli in bloodstream infection via CRISPR-Cas9 engineered reporter phage T7： ： Nluc and microfluidic chip platform ［J］. Acta Biochim Biophys Sin ， 2025 . DOI： 10.3724/abbs.2025150. DOI： 10.3724/abbs.2025150 http://dx.doi.org/10.3724/abbs.2025150.DOI：10.3724/abbs.2025150 .
李民伟 ， 颜菁 ， 李航逸 ， 等 . 基于CRISPR技术构建发光噬菌体及其在大肠埃希菌鉴定中的应用 ［J］. 中华检验医学杂志 ， 2024 ， 47 （ 4 ）： 437 - 443 .
LI M W ， YAN J ， LI H Y ， et al . Construction of luminescent phage based on CRISPR technology and its application in identification of Escherichia coli ［J］. Chin J Lab Med ， 2024 ， 47 （ 4 ）： 437 - 443 .
DUONG M M ， CARMODY C M ， MA Q Q ， et al . Optimization of T4 phage engineering via CRISPR/Cas9 ［J］. Sci Rep ， 2020 ， 10 ： 18229 . DOI： 10.1038/s41598-020-75426-6 http://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-75426-6 .
ZHANG Z P ， OGATA G ， KAI A S ， et al . Electrochemical diagnosis of urinary tract infection using boron-doped diamond electrodes ［J］. ACS Sens ， 2023 ， 8 （ 11 ）： 4245 - 4252 . DOI： 10.1021/acssensors.3c01569 http://dx.doi.org/10.1021/acssensors.3c01569 .
WU W S ， ZHAO Q B ， CAI G Z ， et al . All-in-one Escherichia coli viability assay for multi-dimensional detection of uncomplicated urinary tract infections ［J］. Anal Chem ， 2022 ， 94 （ 51 ）： 17853 - 17860 . DOI： 10.1021/acs.analchem.2c03604 http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03604 .
CHO S ， PARK T S ， NAHAPETIAN T G ， et al . Smartphone-based， sensitive µPAD detection of urinary tract infection and gonorrhea ［J］. Biosens Bioelectron ， 2015 ， 74 ： 601 - 611 . DOI： 10.1016/j.bios.2015.07.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2015.07.014 .
SAFAVIEH M ， AHMED M U ， TOLBA M ， et al . Microfluidic electrochemical assay for rapid detection and quantification of Escherichia coli ［J］. Biosens Bioelectron ， 2012 ， 31 （ 1 ）： 523 - 528 . DOI： 10.1016/j.bios.2011.11.032 http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2011.11.032 .
MEILE S ， SARBACH A ， DU J M ， et al . Engineered reporter phages for rapid bioluminescence-based detection and differentiation of viable Listeria Cells ［J］. Appl Environ Microbiol ， 2020 ， 86 （ 11 ）： e00442-20 . DOI： 10.1128/AEM.00442-20 http://dx.doi.org/10.1128/AEM.00442-20 .
ZHENG X F ， WANG X ， LI P ， et al . The change of long tail fibers expanded the host range of a T5-like Salmonella phage and its application in milk ［J］. BMC Microbiol ， 2025 ， 25 （ 1 ）： 169 . DOI： 10.1186/s12866-025-03895-8 http://dx.doi.org/10.1186/s12866-025-03895-8 .
YEHL K ， LEMIRE S ， YANG A C ， et al . Engineering phage host-range and suppressing bacterial resistance through phage tail fiber mutagenesis ［J］. Cell ， 2019 ， 179 （ 2 ）： 459 - 469.e9 . DOI： 10.1016/j.cell.2019.09.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2019.09.015 .
HAINES M E K ， HODGES F E ， NALE J Y ， et al . Analysis of selection methods to develop novel phage therapy cocktails against antimicrobial resistant clinical isolates of bacteria ［J］. Front Microbiol ， 2021 ， 12 ： 613529 . DOI： 10.3389/fmicb.2021.613529 http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2021.613529 .
TROJET S N ， CAUMONT-SARCOS A ， PERRODY E ， et al . The gp38 adhesins of the T4 superfamily： a complex modular determinant of the phage’s host specificity ［J］. Genome Biol Evol ， 2011 ， 3 ： 674 - 686 . DOI： 10.1093/gbe/evr059 http://dx.doi.org/10.1093/gbe/evr059 .
HAO Z Y ， LI M W ， ZHAO Q ， et al . Construction of reporter phage T4： ： Nluc and its application in the detection of Escherichia coli in urinary tract infections ［J］. iLABMED ， 2025 ， 3 （ 2 ）： 158 - 170 . DOI： 10.1002/ila2.70007 http://dx.doi.org/10.1002/ila2.70007 .
NEUGENT M L ， HULYALKAR N V ， NGUYEN V H ， et al . Advances in understanding the human urinary microbiome and its potential role in urinary tract infection ［J］. mBio ， 2020 ， 11 （ 2 ）： e00218-20 . DOI： 10.1128/mBio.00218-20 http://dx.doi.org/10.1128/mBio.00218-20 .
GUO M Q ， WANG Y ， SUN J T ， et al . Rapid detection of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates for first-line antitubercular drugs by using a novel reporter mycobacteriophage ［J］. Front Cell Infect Microbiol ， 2025 ， 15 ： 1589236 . DOI： 10.3389/fcimb.2025.1589236 http://dx.doi.org/10.3389/fcimb.2025.1589236 .
DEDRICK R M ， GUERRERO-BUSTAMANTE C A ， GARLENA R A ， et al . Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus ［J］. Nat Med ， 2019 ， 25 （ 5 ）： 730 - 733 . DOI： 10.1038/s41591-019-0437-z http://dx.doi.org/10.1038/s41591-019-0437-z .
朱贝迪 ， 李娜 ， 张尧 ， 等 . 噬菌体治疗碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌尿路感染1例 ［J］. 中华医学杂志 ， 2024 ， 104 （ 22 ）： 2081 - 2083 .
ZHU B D ， LI N ， ZHANG Y ， et al . One case of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae urinary tract infection treated with bacteriophage ［J］. Natl Med J China ， 2024 ， 104 （ 22 ）： 2081 - 2083 .
CHEN A Q ， WANG D H ， NUGEN S R ， et al . An engineered reporter phage for the fluorometric detection of Escherichia coli in ground beef ［J］. Microorganisms ， 2021 ， 9 （ 2 ）： 436 . DOI： 10.3390/microorganisms9020436 http://dx.doi.org/10.3390/microorganisms9020436 .
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