首次通过 [2 + 2] 收敛法全合成鲍曼不动杆菌 K141 菌株荚膜多糖可共轭重复单元:开启抗菌疫苗研发新征程

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Carbohydrate Research 2.4

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  鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)耐药性强危害大,其多糖多样性给疫苗制备带来挑战。研究人员首次用 [2 + 2] 收敛法合成 K141 菌株荚膜多糖重复单元,克服 β- 鼠李糖基键合成难题,为合成疫苗研发奠定基础。

  在微生物的世界里,鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)可谓是臭名昭著的 “麻烦制造者”。它是一种革兰氏阴性菌,作为机会致病菌,常常在医院等场所兴风作浪,给人类健康带来严重威胁。其耐药性令人咋舌,对碳青霉烯类、粘菌素、替加环素等众多抗生素都有广泛的耐药性,这使得临床治疗相关感染变得困难重重。
不仅如此,鲍曼不动杆菌能引发多种感染,像肺炎、严重的血流感染、伤口感染、脑膜炎以及泌尿系统感染等,尤其喜欢侵袭免疫系统较弱的患者。而且,世界卫生组织(WHO)早已发出警示,多重耐药(MDR)是全球三大健康危害之一,鲍曼不动杆菌更是属于 ESKAPE(包括粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属等)这一高毒力且耐药的医院感染病原体群体。

从疫苗研发的角度来看,鲍曼不动杆菌有超过 90 种血清型,不同的血清型有着多样的聚合糖类,这使得从天然来源制备疫苗困难重重。要想研发出有效的疫苗,精准设计必不可少,需要保证能对不同血清型提供广泛保护,还要能激发强烈的免疫反应。因此,获取纯净形式的表面寡糖(可通过化学合成或化学酶促合成方法得到)来研究其免疫原性就显得至关重要。

在这样的背景下,研究人员开启了探索之旅。他们的研究聚焦于鲍曼不动杆菌 K141 菌株荚膜多糖重复单元的合成,该研究成果发表在《Carbohydrate Research》上。研究的关键意义在于首次成功全合成了鲍曼不动杆菌 K141 菌株荚膜多糖的重复单元,这为后续的合成疫苗研发开辟了新道路。

在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:采用 [2 + 2] 收敛法进行合成,该方法通过 β-L - 鼠李吡喃糖基 -(1 → 4)-β-D - 乙酰氨基葡萄糖和 β-D - 半乳糖吡喃糖基 -(1 → 3)-β-D - 乙酰氨基葡萄糖单元的偶联来实现目标化合物的合成;在合成第一个二糖单元时,利用吡啶甲酰基诱导的氢键介导的糖苷配基传递,实现了立体选择性顺式鼠李糖基化,从而有效控制 β- 立体构型 。

下面来看具体的研究结果:

  • 逆合成分析:鲍曼不动杆菌的四糖重复单元 1 可由完全保护的四糖 2 经过官能团互变(FGI)和全局脱保护得到。而完全保护的四糖 2 则可通过 [2 + 2] 收敛法获得。二糖受体 3 可由保护的二糖 5 选择性去除氯乙酸酯基团而不影响其他保护基团得到。这一系列分析为整个合成路线提供了清晰的理论指导。
  • 结论:研究人员成功完成了鲍曼不动杆菌 K141 菌株 O 抗原连接氨基乙基接头的四糖重复单元的首次全合成,在所有涉及的步骤中都获得了令人满意的产率。通过在糖基供体单元上使用合适的保护基团,克服了 β- 鼠李糖基键立体选择性合成的复杂性,该过程涉及氢键介导的糖苷配基传递,获得了所需的糖苷键。这一成果标志着在鲍曼不动杆菌相关研究领域取得了重要突破。

综合研究结论和讨论部分,这项研究成果意义非凡。它不仅在化学合成领域展现了创新性的方法,成功实现了鲍曼不动杆菌 K141 菌株荚膜多糖重复单元的全合成,而且为后续开发针对鲍曼不动杆菌的合成疫苗提供了关键的物质基础和技术参考。从更广泛的层面来看,有望为解决日益严峻的鲍曼不动杆菌耐药性感染问题提供新的思路和途径,推动抗菌疫苗研发的新进展,为全球公共卫生事业贡献重要力量。

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