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为解决噬菌体溶菌素缺乏细胞穿透性和细胞内杀菌能力的问题，研究人员开展了关于肺靶向嵌合溶菌素 p - ClyC 抗金黄色葡萄球菌（S. aureus）的研究。结果显示 p - ClyC 能增强细胞内杀菌活性，降低耐药风险，对治疗 S. aureus 肺部感染有重要意义。
在人类与细菌感染的漫长斗争中，肺部感染一直是个棘手的难题。金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）作为社区获得性肺炎（Community - acquired pneumonia，CAP）的主要致病菌之一，尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin - resistant S. aureus，MRSA）引发的严重社区获得性肺炎（Severe community - acquired pneumonia，SCAP），常常导致患者病情危重甚至死亡。更糟糕的是，S. aureus 还能躲在宿主细胞内，巧妙地避开免疫系统的攻击，这使得感染容易复发，治疗也困难重重。
传统抗生素在对抗这些细菌时，逐渐陷入困境。细菌耐药性问题日益严重，多重耐药（Multidrug resistant，MDR）细菌不断涌现，让临床治疗肺部感染变得难上加难。噬菌体溶菌素（Bacteriophage lysins）作为一种新型抗菌物质，具有高效杀菌、不易诱导耐药等优点，本应是抗生素的理想替代品，然而它却存在一个致命弱点 —— 缺乏细胞穿透性，在细胞内环境中活性也会降低，难以有效杀灭细胞内的细菌。而且，目前对于细胞内微生物在治疗过程中是否会产生类似的耐药性，我们知之甚少。
为了攻克这些难题，中国科学院武汉病毒研究所的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将具有肺部靶向能力的肽与高杀菌活性的嵌合溶菌素 ClyC 融合，构建出了新型嵌合溶菌素 p - ClyC，并深入探究其对 S. aureus 的抗菌活性，评估其在治疗肺部感染方面的潜力。这项研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上，为我们对抗 S. aureus 感染带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，他们选取了 A549（人肺上皮细胞系）、Caco - 2（人肠上皮细胞系）和 Hela（人宫颈上皮细胞系）等细胞系进行实验。通过激光共聚焦成像技术，直观地观察溶菌素进入细胞的过程；利用细胞内生长抑制实验，精准评估溶菌素和庆大霉素（gentamicin）的细胞内杀菌效果。在动物实验中，构建了 BALB/C 小鼠肺部感染模型，以研究 p - ClyC 和 ClyC 在体内对 S. aureus 感染的治疗效果。此外，还采用了深度测序技术，对治疗前后细菌的基因组进行分析，研究其基因多态性变化，评估耐药风险。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- p - ClyC 的构建及结构分析：成功构建了 p - ClyC，其三维结构经预测具有高可信度。SDS - PAGE 分析表明，ClyC 和 p - ClyC 都能在大肠杆菌中以可溶性蛋白形式表达，且纯度较高。结构比对发现，肺部靶向肽对溶菌素结构影响较小。
- p - ClyC 的内化能力和细胞内杀菌活性：在 PBS 中，p - ClyC 的杀菌速率比 ClyC 稍慢，但最终都能有效降低细菌浊度。ClyC 和 p - ClyC 对不同细胞系的细胞毒性相似，且在 40 μg/mL 以下均无明显细胞毒性。激光共聚焦成像显示，p - ClyC 对 A549 细胞的进入能力明显强于 ClyC。细胞内杀菌实验表明，p - ClyC 在 A549 细胞中比 ClyC 和 gentamicin 具有更强的细胞内杀菌活性，而 gentamicin 在不同细胞系中的细胞内杀菌能力差异较大。
- S. aureus 在溶菌素或 gentamicin 治疗下的基因多态性：深度基因组测序结果显示，经 gentamicin 处理的细胞内 S. aureus 的次要等位基因数量明显多于对照组，而 ClyC 和 p - ClyC 处理组的次要等位基因数量与对照组相近，其中 p - ClyC 处理组的次要等位基因数量最少。功能基因分析发现，gentamicin 处理的细菌具有与 ABC 转运蛋白途径相关的特定次要等位基因，这可能与耐药性有关，而溶菌素处理组的功能基因未涉及毒力或耐药途径。进一步实验表明，gentamicin 处理的进化菌株在 1/2 MIC gentamicin 条件下生长速率明显加快，而溶菌素处理的进化菌株与原始菌株生长速率无显著差异。
- p - ClyC 在小鼠肺部感染模型中的杀菌效果：在小鼠肺部感染模型中，p - ClyC 显著提高了感染小鼠的存活率，减轻了小鼠体重下降程度，并且比 ClyC 更有效地降低了肺部细菌载量。血液检测结果显示，实验中使用的溶菌素剂量对小鼠无明显副作用。
研究结论和讨论部分指出，p - ClyC 相较于 ClyC，在肺 A549 细胞中展现出更强的细胞内杀菌活性，这可能与 A549 细胞中较高表达的整合素亚基 α3有关。如果期望在更多细胞系中增强杀菌能力，还需对靶向肽进行更合理的设计。同时，研究发现细菌在 gentamicin 或溶菌素压力下均存在基因多态性，但二者引发的次要等位基因数量不同。Gentamicin 处理的细菌出现了与耐药相关的基因变化，而溶菌素处理的细菌子代与原始菌株生长速率相似，表明溶菌素治疗细胞内细菌感染的耐药风险较低。在小鼠模型中，p - ClyC 展现出优于 ClyC 的治疗效果，但未来还需对其给药方式、剂量、安全性、药效学和药代动力学等方面进行系统研究，以全面评估其临床应用潜力。此外，肺部靶向肽有望用于修饰其他溶菌素，提高其治疗细胞内细菌引起的肺部感染的能力。这项研究为开发新型抗 S. aureus 肺部感染药物提供了重要的理论依据和实践基础，为临床治疗带来了新的思路和希望。
