超級細(xì)菌已經(jīng)成為21世紀(jì)對人類健康最大的威脅之一，最近，墨爾本的科學(xué)家研發(fā)的星形蛋白質(zhì)分子鏈“結(jié)構(gòu)性納米抗菌聚合肽” （SNAPP）在對抗耐抗生素的超級細(xì)菌方面取得了重大突破。SNAPP 通過“撕裂”細(xì)菌細(xì)胞壁殺死細(xì)菌，并毒性較低，進(jìn)一步深入研究后有望應(yīng)用于臨床中。

來源 The manufacturer

撰文 Aiden Burgess

翻譯 雷文茜

審校 劉小鷗

正在觀察細(xì)菌培養(yǎng)基的研究者。圖片來源：themanufacturer

世界衛(wèi)生組織指出，能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)形式的抗生素產(chǎn)生耐受性的超級細(xì)菌已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的殺手。這種耐抗生素超級細(xì)菌每年剝奪數(shù)百萬人的生命。最近，墨爾本大學(xué)工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)研究出一種名為“結(jié)構(gòu)性納米抗菌聚合肽”（SNAPP）的全新的星形蛋白質(zhì)分子鏈，可以有效殺死耐抗生素的細(xì)菌。相關(guān)研究發(fā)表于 Nature Microbiology。

研究表明這種聚合肽可以對所有革蘭氏陰性菌，包括 ESKAPE（即腸球菌、金黃葡萄球菌、克雷伯氏菌、不動桿菌屬、假單胞菌屬與腸桿菌生物）和耐粘菌素以及 MDR （CMDR，即多重耐藥）致病菌表現(xiàn)出亞微米級活性，同時具有較低的細(xì)胞毒性。

綜合實(shí)驗(yàn)分析表明，SNAPP 的抗菌活性主要以細(xì)菌細(xì)胞的多模式死亡機(jī)制進(jìn)行，涉及細(xì)菌細(xì)胞外膜失穩(wěn)、離子跨細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)動失調(diào)和類凋亡的死亡通路的激活。研究者認(rèn)為這些機(jī)制可能就是 CMDR 細(xì)菌沒有對 SNAPP 產(chǎn)生耐受性的原因。

左：完整細(xì)菌細(xì)胞壁 右：被星形肽聚合物“撕裂”的細(xì)胞壁。圖片來源:墨爾本大學(xué)

蛋白質(zhì)分子“撕裂”耐抗生素細(xì)菌

這種被叫做聚合肽的星形蛋白質(zhì)分子鏈通過“撕裂”超級細(xì)菌細(xì)胞壁的方式殺死它們。

研究者說，正是因?yàn)榧?xì)菌很難適應(yīng)聚合肽這種“撕裂”細(xì)胞壁的方式，所以實(shí)驗(yàn)中沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)菌對聚合肽產(chǎn)生耐受性，這是聚合肽優(yōu)于抗生素之處。

在探索究竟哪種分子可以突破耐抗生素超級細(xì)菌的壁壘的過程中，研究者對六種不同的超級細(xì)菌進(jìn)行了體外測試，最后發(fā)現(xiàn)星形聚合肽可以達(dá)到這個目標(biāo)，并且在體外環(huán)境中沒有對血紅細(xì)胞產(chǎn)生傷害。

研究者也在小鼠體內(nèi)測試了這種聚合物對一種超級細(xì)菌的功效，結(jié)果證明聚合肽在實(shí)驗(yàn)中對這種特定的細(xì)菌也有效。

不過，研究者認(rèn)為這項(xiàng)工作仍然處于初級階段，目前只針對一類主要的細(xì)菌。未來的研究將會探索其他細(xì)菌對這種蛋白質(zhì)分子的反應(yīng)。

文章來源

http://www.themanufacturer.com/articles/melbourne-scientists-make-breakthrough-against-antibiotic-resistant-superbugs/

論文基本信息

【題目】Combatingmultidrug-resistant Gram-negative bacteria with structurally nanoengineeredantimicrobial peptide polymers

【作者】Shu J. Lam. et al.

【刊期】Nature Microbiology

【日期】12. Sep. 2016

【DOI】10.1038/nmicrobiol.2016.162

【摘要】With the recent emergenceof reports on resistant Gram-negative ‘superbugs’, infections caused bymultidrug-resistant (MDR) Gram-negative bacteria have been named as one of themost urgent global health threats due to the lack of effective and biocompatibledrugs. Here, we show that a class of antimicrobial agents, termed ‘structurallynanoengineered antimicrobial peptide polymers’ (SNAPPs) exhibit sub-μM activityagainst all Gram-negative bacteria tested, including ESKAPE andcolistin-resistant and MDR (CMDR) pathogens, while demonstrating low toxicity.SNAPPs are highly effective in combating CMDR Acinetobacter baumanniiinfections in vivo, the first example of a synthetic antimicrobial polymer withCMDR Gram-negative pathogen efficacy. Furthermore, we did not observe anyresistance acquisition by A. baumannii (including the CMDR strain) to SNAPPs.Comprehensive analyses using a range of microscopy and (bio)assay techniquesrevealed that the antimicrobial activity of SNAPPs proceeds via a multimodalmechanism of bacterial cell death by outer membrane destabilization,unregulated ion movement across the cytoplasmic membrane and induction of theapoptotic-like death pathway, possibly accounting for why we did not observeresistance to SNAPPs in CMDR bacteria. Overall, SNAPPs show great promise aslow-cost and effective antimicrobial agents and may represent a weapon incombating the growing threat of MDR Gram-negative bacteria.

【原文鏈接】http://www.nature.com/articles/nmicrobiol2016162

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