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Nature子刊:华科谭磊/杨操团队开发超声增强的广谱抗菌肽,治疗抗生素耐药菌感染

来源:生物世界 2025-05-08 12:03

这项研究改变了抗菌肽的传统用法,并大幅提升了其抗菌能力,研究团队认为,基于 FF 的超声激活的抗菌肽可用于高效治疗深部且血管分布不良的感染,为对抗耐药性感染提供一种具有临床意义的策略。

华中科技大学同济医学院附属协和医院谭磊副教授、杨操教授团队在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 上发表了题为:A sonosensitive diphenylalanine-based broad-spectrum antimicrobial peptide 的研究论文。

该研究开发了一种基于二苯丙氨酸(FF)的超声敏感的广谱抗菌肽,能够在超声照射下激活,产生活性氧、扰乱细菌的电子传递链,并增强 FF 介导的膜穿透作用,从而实现了对耐药菌的有效清除。

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抗菌肽存在几个问题:1)短链抗菌肽易于合成,但通常抗菌活性较弱;高效抗菌肽往往需要长链或环肽结构,合成过程复杂且成本高昂;2)在抗菌肽中引入非氨基酸化学基团可提高其抗菌效率,但也会带来生物安全性方面的担忧;3)强效抗菌肽可能因造成膜损伤而引发溶血;4)抗菌肽在病灶部位的停留时间短,降低了治疗效率,使其持续释放依赖于药物载体。因此,有必要开发一种短链抗菌肽,以实现更出色的生物相容性和快速的抗菌能力。

在这项最新研究中,研究团队报告了一种短肽,其在超声波作用下被激活,对临床分离的耐甲氧西林细菌(具体为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、表皮葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌)具有极高的广谱抗菌效率(>99%),仅需 15 分钟的超声波照射即可实现,且毒性极低,自身抗菌活性也很低。

研究团队设计了七种短肽(FF-X6;X6 表示六肽),这些肽包含二苯丙氨酸(FF)序列和随机的 X6 序列,并且发现 FF 赋予 X6 肽不同程度的超声响应抗菌性能和压电性能的增强。研究团队选取了来自人类宿主防御肽(LL-37)的天然肽段 FFRKSKEK(FFRK8),并且发现 FFRK8 在超声照射下具有令人满意的抗菌性能和生物相容性。超声响应肽与超声波相结合,产生了压电效应产生的活性氧、扰乱了细菌的电子传递链,并增强了 FF 介导的膜穿透作用,实现了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的有效清除。

在一种难治性椎间盘感染的山羊模型中,FFRK8 的治疗效果超过了用于治疗严重细菌感染的强效抗生素万古霉素。

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这项研究改变了抗菌肽的传统用法,并大幅提升了其抗菌能力,研究团队认为,基于 FF 的超声激活的抗菌肽可用于高效治疗深部且血管分布不良的感染,为对抗耐药性感染提供一种具有临床意义的策略。

Nature Biomedical Engineering 期刊同期发布了题为:Antimicrobial peptides boosted by ultrasound 的新闻与观点文章,介绍了这项超声增强的抗菌肽研究工作。

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