综述:少有人走的路:探索铜绿假单胞菌抗生素研发中的未开发靶点

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Biotechnology Advances 12.1

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  (编辑推荐)本综述系统剖析了耐药性铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的临床威胁,指出传统靶向细胞壁合成、DNA复制等必需途径的抗生素(如β-内酰胺类、氟喹诺酮类)面临失效危机。通过整合组学技术(omics)和群体感应(QS)调控机制研究,提出靶向代谢通路、宿主-病原互作等创新策略,为应对多药耐药(MDR)和广泛耐药(XDR)菌株提供突破方向。

  

Abstract
铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)作为具有极强环境适应性的机会致病菌,其多重耐药特性已成为全球健康挑战。临床数据显示,多药耐药(MDR)和广泛耐药(XDR)菌株分别占感染的12.5–30.5%和15.5–22%,且耐药菌株致死率高达34%。传统抗生素如β-内酰胺类(通过治疗药物监测TDM给药)、氟喹诺酮类(如环丙沙星)和氨基糖苷类(如妥布霉素)虽仍有临床价值,但细菌通过靶位修饰(如青霉素结合蛋白突变)、外排泵(RND家族为主)和生物膜形成等机制快速演化耐药性。

Introduction
在囊性纤维化(CF)和免疫功能低下患者中,铜绿假单胞菌引发的慢性感染尤为致命。其遗传可塑性使其能通过CRISPR-Cas系统等获得新耐药基因,而组学技术揭示了此前未被重视的生存策略——例如依赖群体感应(QS)中N-酰基高丝氨酸内酯(N-AHLs)的密度感应系统调控毒力因子分泌。

Traditional antibiotic development
经典抗生素靶点包括:

  1. 细胞壁合成(β-内酰胺类抑制转肽酶)
  2. DNA旋转酶(氟喹诺酮类阻断复制)
  3. 核糖体(氨基糖苷类干扰蛋白合成)
    但外排泵系统(如MexAB-OprM)可同时排出结构迥异的药物,导致交叉耐药。

Intrinsic resistance
RND超家族外排泵(占临床分离株80%以上)通过三联体结构(内膜转运蛋白-周质衔接子-外膜通道)主动排出抗生素,其表达受MexR等转录因子调控。

QS pathways
拉斯系统(LasI/LasR)和鼠李糖脂系统(RhlI/RhlR)构成级联调控网络:

  • LasI合成3OC12-HSL信号分子
  • RhlI生成C4-HSL
    两者共同激活绿脓菌素和弹性蛋白酶等毒力因子基因,且与生物膜形成呈正相关。

Conclusion
突破现有困境需双管齐下:一方面开发QS抑制剂(如靶向LasR配体结合域),另一方面利用人工智能筛选靶向非必需代谢通路(如喹诺酮信号分子降解酶)的化合物。未来研究应重点关注宿主-病原互作界面(如IV型菌毛介导的黏附),这类靶点因人类细胞缺乏同源物而更具特异性。

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