研究介绍
✦
•
研究背景
Background
近年来，细菌感染的治疗面临了前所未有的挑战，特别是耐药细菌（如ESKAPE病原体）的出现，导致传统抗生素的疗效显著降低。与此同时，新批准的一线抗生素数量逐年减少，尤其是针对革兰氏阴性病原体感染的抗生素。为此，研究人员开始探索增强现有抗生素疗效的策略。纳米给药系统通过引导抗生素直接到达感染部位，提高感染部位的局部药物浓度，从而增强抗生素的疗效，显示出巨大的潜力。但当前的系统通常面临适应性差、生物相容性不足或特异性不强等问题。
最近，利用噬菌体来源的靶向蛋白（如受体结合蛋白RBPs和细胞壁结合域CBDs）作为纳米给药系统的引导分子，为解决上述问题提供了新的方向。噬菌体是一种能特异性感染细菌的病毒，其产生的RBPs和CBDs对细菌宿主具有极强的特异性和亲和力。这些噬菌体蛋白的天然丰富性和容易工程化的特点，使其成为细菌靶向抗生素纳米递送系统的理想候选物。
研究目的
Objectives
2024年6月20日，四川农业大学万红平、殷中琼、赵兴洪及中国科学院大学温州研究院刘勇共同通讯在Nature Communications在线发表题为“Guiding antibiotics towards their target using bacteriophage proteins”的研究论文，该研究旨在利用噬菌体来源的RBPs和CBDs创建能够特异性靶向并有效递送抗生素至感染部位的纳米给药系统。该系统通过提高感染部位的抗生素局部浓度，从而显著增强抗生素的疗效。
研究要点
✦
•
负载利福平的海胆状多孔硅纳米颗粒（Rif@ UPSN）被用作纳米给药系统 Rif@ UPSN@ CBDSA97 的核心。Rif@ UPSN 被脂质体包裹，形成 Rif@ LUN，作为纳米给药系统 Rif@ LUN@ RBPP545 的核心。（图1）
图1.细菌靶向抗生素纳米递送系统的构建示意图。
使用 DyLight-633 标记的 Rif@ LUN@ RBPP545 和 Rif@ UPSN@ CBDSA97 对 DAPI 染色的 CRKP 和 MRSA 进行了CLSM 检测，结果表明，Rif@UPSN@CBDSA97和Rif@LUN@RBPP545具有预期的细菌靶向能力和特异性。且体内实验表明，Rif@ LUN@ RBPP545 和Rif@ UPSN@ CBDSA97能在 CRKP 或 MRSA 感染小鼠的肺中显著积累。（图2）
图2.载有抗生素的纳米递送系统选择性地与致病菌结合，并精确靶向感染部位。
该研究评估了Rif@ LUN@ RBPP545 和 Rif@ UPSN@ CBDSA97用于治疗由CRKP和MRSA引起的严重肺炎的效果。结果显示，这些纳米递送系统能显著提高利福平的疗效，降低感染小鼠的死亡率，并显著减少肺部和其他主要器官中的细菌数量，显示出对抗ESKAPE病原体引起的难治感染的巨大潜力。（图3）
图3.Rif@ LUN@ RBPP545 和 Rif@ UPSN@ CBDSA97 的体内疗效。
最后，负载亚胺培南的 LUN@ RBPP545（Imi@ LUN@ RBPP545）和负载氨苄西林的 UPSN@ CBDSA97（Amp@ UPSN@ CBDSA97）被用于提高对目标细菌具有耐药性的抗生素的疗效。利用相应的靶向系统，利福平和亚胺培南在体内对耐碳青霉烯类革兰氏阴性肺炎克氏菌的疗效提高了 16 倍，利福平和氨苄西林在体内对耐甲氧西林革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的疗效提高了 27 至 32 倍。
研究讨论
✦
•
本研究开发的噬菌体-蛋白质纳米给药系统除了具有更高的活性外，还具有一些优势。
1、由于这些系统是由噬菌体的靶向蛋白引导的，因此可以通过取代靶向蛋白将系统改造成针对任何细菌的系统。
2、由于噬菌体蛋白具有靶向特异性，它们会集中在感染部位。这意味着所需的抗生素更少，从而限制了副作用。此外这种策略是模块化的，因此保持其与时俱进的成本比开发新型抗生素要低得多。
参考文献
[1]Zhao, Xinghong., Zhao, Xinghong., Zhong, Xinyi., Zhong, Xinyi., Yang, Shinong.. Guiding antibiotics towards their target using bacteriophage proteins. Nature communications, 2024, .
END
文案 | 张婷婷
排版 | 张婷婷
审核 | 姜笑南
发布｜姜笑南
世界生命科学大会
RECRUIT
关注我们，获取生命科学
学界前沿｜促进更多的学术交流与合作
业界前沿｜促进更快的产品创新与应用
政策前沿｜促进更好的治理实践与发展
