末端修饰阳离子极性基团的Oncocin类似物结构-活性研究：克服抗菌耐药的新策略

为解决革兰阴性病原体抗生素耐药性危机，研究人员通过修饰富含脯氨酸的抗菌肽(PrAMPs)Oncocin的末端阳离子极性基团，开发出SbmA转运蛋白非依赖性的新型抗菌类似物。该研究获得对E. coli和K. pneumoniae具有0.25 μg/mL超低MIC值的化合物7b，在小鼠腹膜炎模型中展现出与多粘菌素相当的疗效，同时保持对哺乳动物细胞的安全性（<5%溶血率，IC50≥1280 μg/mL），为克服现有PrAMPs的转运依赖性问题提供了创新解决方案。

　　

在抗生素研发领域，革兰阴性菌的耐药性问题日益严峻。世界卫生组织预测，到2050年每年将有1000万人死于抗生素耐药性相关疾病。特别是ESKAPE病原体（包括肺炎克雷伯菌K. pneumoniae和鲍曼不动杆菌A. baumannii等）引发的医院感染，正面临临床治疗选择急剧减少的困境。传统抗生素研发陷入瓶颈，制药公司因利润低和耐药性发展快纷纷退出该领域，而近年获批的抗生素多为现有药物的衍生物，难以满足临床需求。

在这一背景下，富含脯氨酸的抗菌肽(PrAMPs)因其独特的细胞内作用机制和不易诱导耐药的特点，成为研发热点。然而这类肽（如Oncocin）依赖SbmA转运蛋白进入细菌的特性，使得细菌通过sbmA基因突变即可产生耐药性。这成为制约PrAMPs临床应用的关键瓶颈。

为解决这一难题，研究人员开展了一项创新性研究，通过在Oncocin（序列VDKPPYLPRPRPPRRIYNR-NH₂）的N端或C端引入[R-sPEGn-R]重复单元（sPEGn为亲水性乙二醇基氨基酸），设计了一系列阳离子修饰的类似物。这些修饰旨在赋予肽分子自我促进跨膜转运的能力，从而减少对SbmA转运蛋白的依赖。

研究采用微波辅助固相肽合成技术制备了40余种Oncocin类似物，通过标准肉汤微量稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，并利用SYTOX绿色荧光染料检测膜渗透性。针对临床耐药菌株的测试包括携带mcr-1/3、NDM-1、KPC-2等耐药基因的分离株。体内评估采用中性粒细胞减少小鼠腹膜炎模型，通过腹腔注射给药后4小时检测腹膜液和血液中的菌落形成单位(CFU)。

在结构优化方面，研究首先确认了Oncocin活性对L型构型的绝对依赖性——全D型类似物1e完全丧失活性。通过系统比较不同长度sPEGn连接臂（n=1-4）和重复次数（1-3次）的影响，发现三重复[R-sPEG2-R]₃修饰的7a和7b展现出最佳活性谱。特别值得注意的是，这些修饰显著降低了SbmA依赖性——在ΔsbmA E. coli中，7b的MIC仅比野生型高2倍（4 vs 0.5 μg/mL），而天然Oncocin在此突变株中完全失活。

抗菌谱评估显示，最优化合物7b对E. coli和K. pneumoniae的MIC达0.25-0.5 μg/mL（约0.05-0.1 μM），比母体1a提高4-8倍。更令人惊喜的是，7b对临床耐药菌株保持活性，包括携带mcr-1的耐粘菌素E. coli（MIC=4 μg/mL）和产KPC酶的K. pneumoniae（MIC=4-8 μg/mL）。频率分析表明，7b在E. coli和K. pneumoniae中的自发耐药突变率极低（1.1×10^-10），优于对照环丙沙星（1×10^-9）。

机制研究表明，这些阳离子修饰并未改变Oncocin原有的细胞内作用机制。SYTOX渗透实验证实，即使在高浓度（64 μg/mL）下，修饰类似物也不会引起明显的膜破坏，这与多粘菌素等膜活性抗生素形成鲜明对比。这一发现支持了阳离子修饰主要促进肽的跨膜转运而非改变作用靶点的假说。

安全性评估结果同样令人鼓舞。所有测试化合物在400 μg/mL浓度下的溶血率<5%，对HepG2细胞的IC₅₀≥1280 μg/mL，显示出优异的选择性。体内实验中，7b在5 mg/kg剂量下即可显著降低E. coli感染小鼠的腹膜细菌负荷（p<0.0001），效果与5 mg/kg粘菌素相当。在K. pneumoniae感染模型中，7b（20 mg/kg）使腹膜和血液CFU分别降低100倍和10倍（p<0.01）。

这项研究的重要意义在于：首先，通过创新的阳离子极性基团修饰，成功解决了PrAMPs类抗生素的转运依赖性瓶颈；其次，获得的先导化合物7b对多重耐药菌株保持活性，且耐药风险低；最后，这类修饰策略可推广应用于其他PrAMPs的优化，为开发新一代不易产生耐药性的抗生素提供了新思路。研究成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry Reports》，为应对全球抗生素耐药危机提供了有价值的解决方案。