上海交大劉盡堯團隊 Sci. Adv.:噬菌體表面涂層賦予胞內(nèi)菌清除能力
2022-07-14 來源:高分子科技
裂解型噬菌體作為抗菌治療有著悠久的歷史。1915年,英國病理學家Frederick Twort首次發(fā)現(xiàn)噬菌體裂解細菌的現(xiàn)象,緊接著在1917年,法裔加拿大微生物學家Félix d''Hérelle分離出志賀氏菌的噬菌體并且為其正式命名為“Bacteriophage”,此后噬菌體用于抗菌的研究便如火如荼地開展起來,直至抗生素的問世。近年來,抗生素耐藥成為了細菌感染后的巨大隱患。由于其特異性抗菌性能,針對抗生素耐藥菌的噬菌體又重新回到人們的視野中。然而,致病菌往往能夠入侵真核細胞,通過抑制細胞凋亡、自噬、內(nèi)體形成以及吞噬溶酶體的成熟和酸化等來抵抗宿主細胞的防御機制,從而形成非復制型持久性感染并且可在細胞內(nèi)恢復增殖,最終導致多重耐藥和復發(fā)感染。噬菌體因為無法在進入細胞的同時保持感染活性,所以不能很好地清除胞內(nèi)細菌。針對這些問題,上海交通大學分子醫(yī)學研究院劉盡堯團隊開發(fā)了一種噬菌體頭部選擇性涂層策略(給噬菌體帶上“頭盔”),即用陽離子聚合物聚乙烯亞胺(PEI)對從醫(yī)院污水中分離得到的沙門氏菌特異性噬菌體(命名為N2)進行了頭部包裹,具體是利用正電性PEI與負電性噬菌體頭部之前的靜電相互作用,得到頭部涂層的噬菌體PEI@P。該修飾方法簡單、可控,并且不影響噬菌體尾部對細菌的結(jié)合能力,即殺菌能力。所得到的PEI@P不僅增加了其進入細胞的能力,還能賦予其內(nèi)含體-溶酶體逃逸的能力,進而有效清除胞內(nèi)菌。
本方法適用于修飾有尾型噬菌體,利用的原理是有尾型噬菌體的頭部和尾部之間的電荷差異。經(jīng)過體內(nèi)和體外動物感染模型的驗證,PEI@P能夠有效清除胞內(nèi)菌?诜o藥后,能顯著清除定植于小腸壁的致病性沙門氏菌,并且在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)PEI@P能大幅度減少沙門氏菌在遠端肝臟和脾臟等器官的轉(zhuǎn)移量,可為細菌感染的治療提供新途徑。
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2005
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