编辑推荐:
抗菌药物耐药性(AMR)威胁全球公共卫生,传统筛选难获新药。研究从绵羊肠道分离海恩斯芽孢杆菌 B1 株,经基因组挖掘获抗菌肽 CR24,其具广谱抗菌性、低毒,机制与膜损伤相关,体内抗金黄葡萄球菌感染有效,为新药开发提供候选。
抗生素滥用催生了日益严峻的抗菌药物耐药性(AMR)危机,像耐甲氧西林金黄葡萄球菌(MRSA)这类 “超级细菌” 肆虐,传统药物研发渠道近乎枯竭。从土壤等常规环境筛选新药的模式因过度开发难以为继,而宿主肠道内栖息的数万亿微生物,作为尚未充分探索的 “天然药库”,正成为突破困境的新希望。在此背景下,中国农业科学院兰州兽医研究所的研究团队聚焦肠道共生菌资源,开展了一场对抗耐药菌的创新探索,相关成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry》。
研究机构与核心研究:中国农业科学院兰州兽医研究所的科研人员以绵羊肠道为样本,致力于挖掘新型抗菌物质。他们从绵羊肠道内容物中分离出多株细菌,经筛选锁定一株具有显著抗菌活性的海恩斯芽孢杆菌(Bacillus haynesii)B1 株,通过基因组挖掘技术从中鉴定出一种新型抗菌肽,命名为 CR24,并对其抗菌特性、作用机制及体内应用潜力展开系统研究。
主要关键技术方法:研究采用了微生物分离培养技术,从绵羊肠道样本中获取纯培养菌株;运用基因组挖掘技术,分析 B1 株基因组以识别潜在抗菌肽编码序列;通过化学合成获得 CR24 纯品;借助体外抗菌实验测定其抗菌谱,利用细胞毒性和溶血活性实验评估安全性;采用膜通透性检测、透射电镜观察等手段解析抗菌机制;构建金黄葡萄球菌(S. aureus)感染的皮肤伤口模型,开展体内抗菌疗效评估。样本来源于绵羊新鲜粪便及肠道内容物,经无菌处理后进行微生物分离。
研究结果:
- 海恩斯芽孢杆菌 B1 株的分离与鉴定:从绵羊肠道分离出 B1 株,其在胰蛋白大豆琼脂(TSA)平板上形成不规则、边缘不整齐的灰白色凸型单菌落,在胰蛋白大豆肉汤(TSB)中培养 3 小时进入对数生长期,5 小时达稳定期,革兰氏染色为阳性菌。
- CR24 的抗菌特性:CR24 展现出优异的广谱抗菌能力,对多种革兰氏阳性菌(如 MRSA、耐新霉素金黄葡萄球菌)和部分革兰氏阴性菌均有显著抑菌效果。其细胞毒性实验显示对哺乳动物细胞无明显毒性,溶血活性极低,安全性良好。
- 抗菌机制研究:通过膜损伤实验发现,CR24 可破坏细菌细胞膜完整性,增加膜通透性,导致胞内物质泄漏,最终杀灭细菌。针对耐新霉素金黄葡萄球菌的研究表明,APH (3′)-IIIa 磷酸转移酶可能是 CR24 作用的胞内靶点,干扰该酶功能或可逆转细菌耐药性。
- 体内抗菌应用:在金黄葡萄球菌感染的小鼠皮肤伤口模型中,CR24 显著降低伤口部位细菌载量,加速伤口愈合进程,促进皮肤组织再生,显示出良好的体内抗菌效果和治疗潜力。
研究结论与意义:本研究从绵羊肠道共生菌中成功挖掘出新型抗菌肽 CR24,其兼具广谱抗菌、低毒安全及抗耐药菌的特性,作用机制明确且在体内感染模型中疗效显著。这一发现不仅为应对 AMR 危机提供了极具潜力的药物开发候选分子,也凸显了肠道共生菌作为新型抗菌药物来源的重要价值,为突破传统抗生素研发瓶颈开辟了新路径。研究证实,从宿主共生微生物组中挖掘天然产物,是克服耐药菌挑战的有效策略,有望推动新型抗菌药物的开发,为全球公共卫生领域应对耐药菌威胁提供新的解决方案。