抗菌肽PK34修饰增强骨髓间充质干细胞在结核分枝杆菌感染中的抗菌及抗炎作用

本研究针对结核病(TB)治疗面临的耐药性和不良反应等挑战，创新性地将抗菌肽PK34与骨髓间充质干细胞(BMSCs)相结合，构建了能分泌PK34的基因修饰干细胞(Plent-PK34-BMSCs)。通过体外和体内结核分枝杆菌(Mtb)感染模型证实，该疗法能显著增强细菌清除能力，降低促炎因子IL-6水平，同时提升抗炎因子IL-4和IL-10表达，有效减轻肺部组织损伤。这项发表于《Stem Cell Research》的研究为耐药结核病治疗提供了新策略。

　　

结核病(TB)作为由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)引起的慢性传染病，至今仍是全球重大公共卫生威胁。尽管已有抗结核药物，但耐药性问题日益严峻——2023年全球仍有约40万例耐多药结核病(MDR-TB)和利福平耐药结核病病例。传统药物存在细胞壁穿透困难、疗程长、毒副作用大等缺陷，而广泛耐药结核病(XDR-TB)几乎无药可治。这种困境催生了研究者对新型治疗策略的探索，其中兼具直接杀菌和免疫调节功能的抗菌肽(AMPs)与具有组织修复能力的间充质干细胞(MSCs)成为焦点。

在此背景下，Xin-Yu He等研究者创新性地将两种治疗理念融合：从噬菌体D29中筛选出的抗菌肽PK34能特异性结合Mtb表面糖酯，杀菌效果堪比利福平(RIF)；而骨髓源MSCs(BMSCs)具有免疫调节、分化潜能和基因载体特性。研究团队假设：通过基因工程使BMSCs持续分泌PK34，可能协同增强抗菌和抗炎效果。这一设想在《Stem Cell Research》发表的研究中得到了系统验证。

研究主要采用四项关键技术：1) 通过慢病毒载体构建稳定表达PK34的基因修饰干细胞(Plent-PK34-BMSCs)；2) 建立体外Mtb H37Rv感染骨髓源巨噬细胞(BMDM)模型；3) 通过BALB/c小鼠鼻腔滴注构建结核感染动物模型；4) 综合运用菌落计数(CFU)、细胞凋亡检测(Hoechst/PI/AO-EB染色)和多重细胞因子检测等技术评估疗效。

Plent-PK34-BMSCs的构建与表征

研究成功获得具有典型成纤维细胞形态的基因修饰干细胞，流式细胞术检测显示其高表达间充质干细胞标志物CD29(99%)和Sca-1(84.8%)，同时保持成脂和成骨分化能力。qRT-PCR证实PK34 mRNA表达量较普通BMSCs显著提升(P<0.0001)，为后续功能研究奠定基础。

体外抗菌效果验证

在直接杀菌实验中，Plent-PK34-BMSCs组菌落数较感染对照组减少最显著(P<0.0001)，效果优于普通BMSCs(P<0.001)。更关键的是，在BMDM胞内感染模型中，其杀菌能力与标准药物RIF+异烟肼(INH)组合相当，且能显著降低感染巨噬细胞的凋亡率(P<0.05)。细胞因子检测显示，Plent-PK34-BMSCs可提升抗炎因子IL-4和IL-10水平，形成有利的免疫微环境。

动物模型治疗效果

在结核感染小鼠中，Plent-PK34-BMSCs治疗组肺部菌载量较感染对照组降低最显著(P<0.0001)，且优于普通BMSCs移植组(P<0.05)。血清分析发现该组促炎因子IL-6水平显著下降(P<0.05)，而组织病理显示其能最大限度保留肺泡结构，肺损伤评分降低最明显(P<0.05)。

结论与展望

该研究首次证实PK34基因修饰可增强BMSCs的三大治疗维度：1) 通过分泌抗菌肽直接杀灭Mtb；2) 调节IL-4/IL-10等抗炎因子平衡过度免疫反应；3) 维持组织修复功能减轻肺损伤。这种"三位一体"作用机制为耐药结核病提供了全新治疗思路，特别是针对需要长期治疗的MDR/XDR-TB患者。

研究同时指出未来需解决的转化医学问题：需明确基因修饰干细胞在体内的动态分布与安全性，优化大规模制备工艺，并通过多组学技术深入解析PK34与宿主免疫系统的互作网络。值得关注的是，该团队采用的慢病毒转染技术已应用于其他疾病临床试验，如Einem等用于胃肠道肿瘤治疗的TREAT-ME-1试验，这为后续临床转化提供了技术参考。

这项研究的创新性在于：首次将噬菌体来源抗菌肽与干细胞疗法相结合，克服了传统抗菌肽半衰期短、干细胞直接杀菌能力有限的缺陷。正如作者强调，Plent-PK34-BMSCs展现的多效性治疗特点——既能像抗生素那样直接攻击病原体，又能像免疫调节剂那样控制炎症风暴，同时还保留干细胞的再生医学特性，这种综合优势是现有单一疗法难以企及的。在结核病治疗领域，这可能成为继卡介苗之后最具潜力的生物疗法突破。