南湖新聞網訊（通訊員 張傲雪）近日，我院精準獸(shou) 藥創製與(yu) 環境消減技術開發團隊巧妙設計了具有級聯光動力療法和營養(yang) 免疫療法協同作用的精準納米係統，以新型的抗菌機製高效抗生物被膜感染，相關(guan) 成果以“Targeting and Arginine-driven Synergizing Photodynamic Therapy with Nutritional Immunotherapy Nanosystems for Combating MRSA Biofilms”為(wei) 題，發表在Science advances上。本研究以PCN-224為(wei) 光動力平台，開發一種靶向耐甲氧西林金黃色葡萄球菌生物被膜的精氨酸驅動的光動力與(yu) 營養(yang) 免疫協同治療的複合納米係統，並係統研究了該複合納米係統對生物被膜的殺傷(shang) 活性及其作用機製。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）是一種重要的人獸(shou) 共患病原菌。MRSA可以利用生物被膜逃避宿主免疫係統和抗菌藥物的殺傷(shang) 作用而導致頑固性感染，嚴(yan) 重威脅人類健康，也給畜牧業(ye) 造成了巨大的經濟損失。常規抗菌藥由於(yu) 其非特異性分布和生物被膜屏障常常導致其療效低下，並極易誘導細菌耐藥性。因此，迫切需要開發具有高效抗生物被膜作用且不易誘導耐藥性的新型治療策略。

光動力療法通過產(chan) 生活性氧實現對細菌的非特異性殺傷(shang) 且不易誘導細菌耐藥性。為(wei) 此，本研究巧妙設計了基於(yu) 光動力觸發的級聯反應核殼複合納米係統（Arg-PCN@Gel）。該納米係統可以靶向MRSA的自溶素（atl）而高效黏附於(yu) 生物被膜，並在MRSA感染部位高表達的金屬基質酶的作用下釋放內(nei) 核Arg-PCN。在紅光照射下，Arg-PCN@Gel可以通過級聯反應產(chan) 生ROS、RNOS等多種活性物質，並驅動精氨酸產(chan) 生NO信號分子增強宿主免疫反應，協同預防和殺傷(shang) 生物膜。複合納米係統主要通過下調cidA、icaA、arsR、copZ、codY、ccpA等來抑製MRSA的精氨酸代謝係統、金屬元素代謝、能量利用效率、雙組分係統和EPS的合成，以防止生物膜產(chan) 生。同時，利用NO高效破壞成熟的生物膜屏障，促進ROS和ONOO^-滲透到生物膜中，破壞生物被膜內(nei) MRSA的細胞壁和細胞膜。在小鼠生物被膜感染模型中，Arg-PCN@Gel可以靶向生物被膜感染部位並持續停留15天。在治療初期，複合納米係統可誘導促炎因子TNF-α和iNOS的高表達，並驅動精氨酸產(chan) 生大量NO以發揮抗菌效果；在治療後期，逐漸積累的NO不僅(jin) 可清除細菌，還可誘導了IL-4和Arg-1等抗炎因子的表達，利用精氨酸從(cong) 促炎階段轉化為(wei) 抗炎階段來促進傷(shang) 口愈合。本研究為(wei) 細菌生物被膜感染的治療提供了高效精準的協同替代治療方案，為(wei) 解決(jue) 生物被膜的治療難題提供潛在的策略。

圖1. Arg-PCN@Gel的製備及其靶向協同光動力療法和營養(yang) 免疫療法的示意圖

我校動科動醫學院博士研究生張傲雪為(wei) 本論文第一作者，陳冬梅教授和謝書(shu) 宇教授為(wei) 共同通訊作者，課題組多位同學共同參與(yu) 。該研究以農(nong) 業(ye) 微生物資源發掘與(yu) 利用全國重點實驗室、國家獸(shou) 藥殘留基準實驗室和非洲豬瘟等重大生豬疾病重點實驗室為(wei) 依托平台，得到了國家自然科學基金，國家重點研發計劃和“星空体育网站入口官网自主科技創新基金-科技領軍(jun) 人才團隊培育項目”專(zhuan) 項資金的資助。

【論文鏈接】

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg9116

審核人：謝書(shu) 宇 陳冬梅