細(xì)菌感染越來(lái)越威脅著人類的健康。由于細(xì)菌出現(xiàn)抗生素耐藥性，曾經(jīng)可以用抗生素有效治療的感染越來(lái)越難以治療。沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家能幸免于這個(gè)問(wèn)題。世衛(wèi)組織估計(jì)，到2050年，將有1000萬(wàn)人死于抗藥性感染，今年公布的數(shù)字顯示，抗藥性感染在去年增加了約9％。因此，人們對(duì)新型的抗菌方法需求巨大。近日，國(guó)家納米科學(xué)中心王浩、王磊研究員與中南民族大學(xué)李香丹教授合作通過(guò)模擬人類防御素-6開(kāi)展抗菌實(shí)驗(yàn)研究，成功開(kāi)發(fā)了一種仿生抗菌的新策略，一種多肽抗菌藥物。

近年來(lái)，抗生素的使用導(dǎo)致菌群失調(diào)和耐藥菌的出現(xiàn)?？股夭痪邆溥x擇性，在殺死病原菌的同時(shí)，也將腸道內(nèi)的有益菌一同殺死了，導(dǎo)致所謂的菌群失調(diào)現(xiàn)象：從過(guò)去的有益菌占優(yōu)勢(shì)的狀態(tài)，變?yōu)橛泻純?yōu)勢(shì)的狀態(tài)，從而引發(fā)各種疾病。另一方面，重復(fù)使用一種抗生素會(huì)使致病菌產(chǎn)生抗藥性，即我們?cè)谑褂每股刂委熂膊〉耐瑫r(shí)，也使細(xì)菌的耐藥能力增強(qiáng)，最終對(duì)這種抗生素不再敏感。如今的“超級(jí)細(xì)菌”就是濫用抗生素的結(jié)果。我國(guó)細(xì)菌對(duì)抗菌藥物的耐藥形勢(shì)仍較嚴(yán)重，尤其是碳青霉烯類耐藥革蘭陰性桿菌、革蘭氏陽(yáng)性耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）?，F(xiàn)在亟需新型精準(zhǔn)抗菌策略來(lái)解決這一尷尬局面。科學(xué)家試圖從人類免疫系統(tǒng)中尋找到新的抗菌機(jī)制并從中找到靈感。防御素是在生物免疫系統(tǒng)中起到重要調(diào)節(jié)作用的多肽分子，并且大多數(shù)防御素具有直接殺菌功能，是重要的抗菌肽。人防御素-6（HD-6）在小腸分泌性潘氏細(xì)胞高表達(dá)并且通過(guò)自組裝形成纖維網(wǎng)絡(luò)，鉚釘細(xì)菌阻止其入侵宿主細(xì)胞來(lái)進(jìn)行抗菌。HD-6這種捕獲抗菌機(jī)制的發(fā)現(xiàn)提供了一種仿生模型，可以作為一種新的抗菌策略。

國(guó)家納米科學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)，利用多肽納米技術(shù)在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了HD-6抗菌過(guò)程的仿生。他們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一條HD-6模擬肽（HD6 mimic peptide, HDMP），納米顆粒形態(tài)的HDMP可以靶向體內(nèi)金黃色葡萄球菌表面，形變組裝成納米纖維捕獲細(xì)菌，阻止細(xì)菌入侵宿主細(xì)胞，防治感染，取得較好的抗菌效果。

共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）結(jié)果顯示HDMP可以識(shí)別革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。通過(guò)透射電子顯微鏡（TEM）可以發(fā)現(xiàn)，在金黃色葡萄球菌表面，由配體-受體相互作用誘導(dǎo)下，HDMP從納米顆粒轉(zhuǎn)化為納米纖維。掃描電鏡（SEM）進(jìn)一步證明了HDMP在金黃色葡萄球菌表面及周圍形成了纖維網(wǎng)絡(luò)。因此，HDMP可以捕獲金黃色葡萄球菌并顯著抑制其入侵（30 微摩 降低170倍）。在小鼠肌肉組織感染和小鼠敗血癥模型中，研究發(fā)現(xiàn)感染率顯著降低，存活率顯著提高至100%。

總之，納米纖維網(wǎng)絡(luò)捕獲細(xì)菌以抑制細(xì)菌入侵是一種新的抗菌策略，為菌群失衡和細(xì)菌耐藥性提出了新的解決方案，是一種模擬HD-6抗菌過(guò)程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而功能強(qiáng)大的新型抗菌多肽。此外，該策略也可以用于其它病原體感染的治療，比如新冠病毒。多肽納米纖維網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的“中和抗體”有望阻止其入侵宿主細(xì)胞。最后，這種體內(nèi)抗菌過(guò)程模擬是過(guò)程仿生概念的很好應(yīng)用實(shí)例，是過(guò)程仿生概念的延伸。

這一成果近期發(fā)表在Science Advances 上，文章的第一作者是國(guó)家納米科學(xué)中心與中南民族大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生樊禹和中南民族大學(xué)教授李香丹。文章的通訊作者是國(guó)家納米科學(xué)中心王磊研究員。

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