Acta Pharm Sin B：利用抗菌肽偶联光敏剂对抗耐药细菌感染

细菌感染是对人类健康最严重的威胁之一，每年在全世界造成数百万人死亡。然而，由于细菌耐药性的出现，许多传统抗生素对许多细菌引起的疾病的抗菌活性减弱甚至几乎丧失。此外，细菌生物膜的形成，一群微生物被包裹在细胞外基质中，其主要成分是蛋白质和多糖，无疑加剧了目前不乐观的治疗状况。因此，研究和开发新的高效抗菌药物和新的抗菌策略对人类摆脱这一困境具有重要意义。

幸运的是，有许多潜在的抗菌剂正在研究中，如阳离子光敏剂、代谢探针、金属纳米材、抗菌肽(AMPs)和阳离子聚合物。amp作为一大类新型抗菌材料，具有许多优点。抗菌肽作为生态环境中许多动植物先天免疫系统的重要组成部分，对革兰氏阴性菌(Ge)和革兰氏阳性菌(Gþ)均表现出优异的抗菌活性。其最广泛的作用方式是增加渗透性或破坏细菌膜，导致细菌内容物外渗，导致细菌死亡。正因为如此，由于AMPs与传统抗生素的作用方式不同，细菌几乎不可能对其产生耐药性。

HHC10 (KRWWKWIRW)是一种人工神经网络筛选的肽，对Ge和Gþ细菌都有一定的抗菌活性，其抗菌活性主要来源于对细菌膜的破坏。抗菌肽的广谱抗菌活性和不易产生细菌耐药的特点使其成为近年来被广泛探索的有前景的抗菌药物之一。

图片来源： https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.12.016

近日，来自中南大学湘雅药学院的研究者们在Acta Pharm Sin B杂志上发表了题为“Harnessing antimicrobial peptide-coupled photosensitizer to combat drug-resistant biofilm infections through enhanced photodynamic therapy”的文章，该研究表明具有膜破坏特性的抗菌肽与光敏剂的偶联是治疗细菌感染的一种新颖有效的策略。

细菌生物膜相关感染是对人类健康最严重的威胁之一。然而，针对耐药菌或生物膜的有效药物鲜有报道。在此，研究者提出了一种创新的策略，通过将光敏剂(ps)与抗菌肽(amp)偶联来开发具有广谱抗菌活性的多功能抗菌剂。

大肠杆菌、耐多药大肠杆菌、铜绿假单胞菌和MRSA在用TPI-CysHHC10 (10 mmol/L)(红色荧光)孵育后CLSM图像，不光照或光照15min

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.12.016

该策略利用光敏剂产生活性氧(ROS)的能力和AMPs (KRWWKWIRW，一种由人工神经网络筛选的肽)的膜靶向性，协同增强抗菌活性。此外，与传统的聚集致猝灭(ACQ)光敏剂不同，聚集诱导发射(AIE) 光敏剂在聚集状态下表现出更强的荧光发射，有助于可视化抗菌机制。体外抗菌实验表明，该制剂对革兰氏阳性菌(Gþ)和革兰氏阴性菌(Ge)均有良好的杀灭效果。细菌聚集诱导能力增强了对Ge菌的光活化抑菌活性。值得注意的是，它在破坏MRSA生物膜方面表现出显著的效果。此外，它对小鼠体内伤口感染也有显著的治疗效果。

荧光团优异的荧光特性使TPICysHHC10与细菌之间相互作用模式的可视化成为可能。此外，荧光团优异的单线态产氧能力增强了TPI-CysHHC10的光动力抗菌活性。另一方面，AMPs对细菌外膜的破坏功能在TPI-CysHHC10对Ge菌的抑菌活性中发挥了至关重要的作用。

TPI-CysHHC10对Ge细菌的聚集诱导作用有助于有效利用被包裹在细菌聚集物内的共轭物产生的ROS。这种ROS在小范围内的局部作用增强了TPICysHHC10的光动力抗菌作用。在杀死浮游细菌的同时，TPI-CysHHC10在抑制MRSA生物膜的形成和破坏成熟MRSA生物膜方面也表现出了良好的效果。这种多功能抗菌剂在解决细菌生物膜相关感染和耐药细菌带来的挑战方面具有巨大的潜力。

由AMPs和AIE光敏剂组成的TPI-CysHHC10作为抗生物膜的光激活广谱抗菌剂的示意图

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.12.016

综上所述，研究者提出了一种将ps与amp结合开发抗菌偶联物的新策略，从而产生一类新的广谱抗菌药物。在mrsa感染伤口的治疗中，TPI-CysHHC10表现出优异的光动力抗菌效果和良好的生物相容性。具有膜破坏特性的抗菌肽与光敏剂的偶联是治疗细菌感染的一种新颖有效的策略。这种多功能抗菌剂在解决细菌生物膜相关感染和耐药细菌带来的挑战方面具有巨大的潜力。该药物的进一步研究和开发可能会导致细菌感染治疗领域的实质性进展。(生物谷 Bioon.com）

参考文献

Duoyang Fan et al. Harnessing antimicrobial peptide-coupled photosensitizer to combat drug-resistant biofilm infections through enhanced photodynamic therapy. Acta Pharm Sin B. 2024 Apr;14(4):1759-1771. doi: 10.1016/j.apsb.2023.12.016.