新型嵌合内溶素CHAPk-SH3bk抗MRSA生物膜的突破性研究：从体外到体内模型的全面验证

为解决耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)生物膜导致的抗生素耐药难题，印度德里大学团队通过结构域重组技术构建了新型嵌合内溶素CHAPk-SH3bk。研究发现该融合蛋白在玻璃、钢材表面及小鼠皮肤感染模型中均展现出显著优于单一CHAPk结构域的抗菌膜活性，其通过GS连接子增强的SH3b靶向作用使生物膜厚度减少达74%，为临床抗生物膜治疗提供了新策略。

　　

在抗生素耐药危机日益严峻的今天，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)形成的生物膜已成为临床治疗的"顽固堡垒"。这种由多糖基质包裹的细菌群落不仅能在医疗器械表面形成难以清除的"细菌城市"，更是导致慢性皮肤感染和乳腺炎的关键因素。传统抗生素面对这种"铜墙铁壁"往往束手无策，而噬菌体内溶素(Endolysin)这类"细菌特攻队"因其独特的细胞壁裂解机制，正成为对抗生物膜的新希望。

印度德里大学的研究团队在《npj Biofilms and Microbiomes》发表了一项突破性研究，他们通过将金黄色葡萄球菌噬菌体LysK的CHAP催化结构域与SH3b细胞壁结合结构域通过GSGSGS连接子重组，构建出新型嵌合内溶素CHAPk-SH3bk。这项研究首次系统评估了该融合蛋白在体外、离体和体内模型中对MRSA生物膜的清除效果，为临床转化提供了全面数据支撑。

研究采用的主要技术方法包括：蛋白工程构建GS连接子嵌合体、金属离子亲和层析纯化、体外生物膜晶体紫定量分析、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)活/死细胞染色、小鼠皮肤感染模型建立，以及扫描电镜(SEM)和免疫组化等组织学分析技术。其中 bovine-origin MRSA菌株来自临床分离的乳腺炎样本。

研究结果

二价阳离子和NaCl对CHAPk-SH3bk裂解活性的影响
研究发现20 mM Mn²⁺对CHAPk-SH3bk抑制最强，而5 mM Ca²⁺反而能维持其活性。NaCl浓度超过300 mM时，蛋白活性显著下降(p<0.05)，这为临床应用时的环境适配提供了重要参数。

钢和玻璃表面的生物膜清除效果
在医疗器械相关表面上，0.05μg/μl CHAPk-SH3bk对24小时生物膜的清除率(25%)显著高于CHAPk(14%)。在玻璃表面，该融合蛋白对48小时成熟生物膜的清除效率达55%，CLSM显示PI染色的死细胞比例明显增加，COMSTAT分析显示生物膜厚度从19μm降至5μm。

生物膜形成抑制能力
针对医院获得性(HA-MRSA)和牛源性(LA-MRSA)菌株，CHAPk-SH3bk表现出广谱抑制效果，对HA-MRSA生物膜形成的抑制率达32%。DAPI/PI双染色显示处理组细菌聚集程度显著降低。

哺乳动物细胞安全性验证
MTT实验证实，即使在0.5μg/μl高浓度下，CHAPk-SH3bk对MDCK细胞仍保持100%存活率，为其体内应用扫除了安全性顾虑。

小鼠皮肤感染模型疗效
在模拟慢性感染的24小时生物膜模型中，0.5μg/μl CHAPk-SH3bk处理使MRSA载量降低0.5-log₁₀，优于万古霉素的0.8-log₁₀。H&E染色和免疫荧光显示，融合蛋白能有效阻止细菌向皮肤深层浸润，而Gram染色观察到处理组表皮完整性明显改善。

离体皮肤样本的显微分析
场发射电镜(FESEM)直观展示了CHAPk-SH3bk处理后细菌聚集体解离的现象，而对照组可见明显的胞外多糖基质网络。CLSM定量显示处理组PI阳性死细胞比例增加3倍。

这项研究通过多维度实验证实，SH3b结构域的引入使CHAPk的生物膜清除效率提升2-3倍。其机制在于SH3b增强了催化结构域在复杂生物膜基质中的定位能力，而GS柔性连接子可能优化了结构域间的协同作用。值得注意的是，虽然单一CHAPk结构域在浮游菌杀灭中表现良好，但对抗生物膜需要更高剂量，这凸显了结构域重组策略的价值。

该研究的临床意义在于：为医疗器械相关感染提供了潜在的新型抗菌涂层解决方案；其优异的皮肤穿透性为慢性伤口感染治疗带来希望；针对牛乳腺炎的应用前景可减少畜牧业抗生素滥用。未来研究需在血流感染、骨髓炎等更深度的感染模型中验证其疗效，并探索规模化生产的可行性。这项成果标志着抗生物膜药物开发从"单一武器"向"智能组合"的重要转变，为应对ESKAPE病原体耐药挑战提供了新思路。