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应对耐药细菌两种新手段:基因改造益生菌和“龙”血?

2017/04/14 来源:Nature自然科研
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导读
《自然-通讯》本周在线发表的研究表明,一种基因改造益生菌(可能具有促进健康作用的微生物)能在动物模型中预防和消除细菌感染。

《自然-通讯》本周在线发表的研究Engineered probiotic Escherichia coli can eliminate and prevent Pseudomonas aeruginosa gut infection in animal models表明,一种基因改造益生菌(可能具有促进健康作用的微生物)能在动物模型中预防和消除细菌感染。


在秀丽隐杆线虫感染模型中的评估。Hwang et al.

绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)是著名耐药菌,现有的抗生素很难将其杀灭。要应对这样的病原体,除了开发新的抗生素以外,经过基因改造的细菌也能作为将其杀死的途径。此前,研究者曾改造过大肠杆菌的一种实验室菌株,使它在周围存在绿脓杆菌时开裂,并释放出一种选择性杀死病原体的毒素。然而,人们尚不清楚这种方法能否用于动物感染。


制造具有“感应攻击”功能的益生菌。Hwang et al.

新加坡国际大学的Matthew Chang及同事改造了上述遗传体系,用它改造了大肠杆菌Nissle 1917,一种已显示出对某些肠道疾病有益的益生菌。经过改造的体系加入了新的特征,包括一种使经过改造的微生物得以破坏绿脓杆菌生物膜稳定性的基因;生物膜是一种难以分解的表面附着聚集体。研究者在两种绿脓杆菌肠道感染动物模型(小鼠和秀丽隐杆线虫)中检验了改造益生菌的效力,发现它在预防感染爆发方面比对抗已有感染更有效。


培养条件下改造的益生菌对绿脓杆菌的攻击效果评估。Hwang et al.

作者指出,这些基因改造益生菌可以被自由施用,以获得常规的益生菌相关益处,同时也有预防某些病原体的潜力。要检验这些发现是否可应用于人体,还需要进一步的研究。

而在本周《npj-生物膜和菌群》在线发表的研究Komodo dragon-inspired synthetic peptide DRGN-1 promotes wound-healing of a mixed-biofilm infected wound报告,一种基于科摩多龙血液中某种天然分子的新型合成肽能治疗小鼠的生物膜感染伤口。该研究表明,这种肽有开发为抗生素的潜力,特别是用于治疗对现有抗生素有耐药性的生物膜感染伤口。


科摩多龙。Wikipedia/Sharp Photography

人们需要新的抗生素来对抗多药耐药型病原体。由于其有效性和广泛的抗菌活性,抗菌肽(肽是具有两个或多个氨基酸的蛋白样小分子)是一种可能的解决方案。此外,抗菌肽已经显示出了对生物膜的活性。生物膜是在细菌细胞彼此粘附,并附着在诸如伤口、心脏瓣膜或导尿管等表面时形成的。


用绿脓杆菌感染角质形成细胞后,用不同物质处理的效果。Chung et al.

美国乔治梅森大学的Monique van Hoek及同事在科摩多龙(Varanus Komodoensis)的血液中搜寻新型抗菌化合物。作为一种在印尼岛屿上炎热干燥的草地中生活,不管死活什么都吃的肉食动物,它们的唾液被认为含有许多不同的细菌菌株,其中一些会导致败血症,使得一些侥幸从其偷袭中逃脱的大猎物,比如水牛,最后因感染而死。

但这些细菌对科摩多巨蜥不产生影响,这表明科摩多龙通过某种方式获得了保护。他们从科摩多龙的血浆中分离出了一种表现出抗菌活性的肽VK25,并以其为灵感,设计出了一种重排氨基酸的修饰合成肽,将其命名为称为DRGN-1。


被感染的小鼠伤口施用不同物质时的愈合情况。Chung et al.

作者表明,DRGN-1对绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌和抗生物膜活性,并指出上述活性是通过让菌膜变得可渗透而实现的。在小鼠模型中,DRGN-1显著改善了感染这两种菌株,以及未感染伤口的愈合。他们指出,DRGN-1是通过其抗菌活性,以及促进皮肤细胞迁移、以封闭伤口来促进伤口愈合的。

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