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ACS Synthetic Biology | 构建可持续生产并精确递送靶向铜绿假单胞菌药物工程菌株

发布时间 2023-07-12 21:54合成所点击次数 582次

77,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所金帆团队以细菌为宿主,构建得到了可持续生产并精确递送靶向铜绿假单胞菌药物的工程菌株C1028,实现了用近红外光远程精确调控工程菌裂解和抗菌活性,相关研究成果以Remotely controllable engineered bacteria for targeted therapy of Pseudomonas aeruginosa infection”为题发表于国际学术期刊ACS Synthetic Biology中国科学技术大学博士研究生高艳梅和深圳职业技术学院隗晶晶为文章的共同第一作者,研究员金帆和助理研究员张荣荣为共同通讯作者。


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文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00655

 

在全球范围内,铜绿假单胞菌引发的感染通常与高死亡率相关。铜绿假单胞菌自身对很多常用的抗生素并不敏感,还会通过生成生物被膜、基因突变和水平基因转移等方法快速对新抗生素建立耐药。新抗生素的开发速度缓慢、抗生素的滥用和过度使用等因素均加速了现有的抗生素危机。开发非抗生素类药物或疗法来替代或减少抗生素的使用对提高铜绿假单胞菌感染治疗效果和缓解抗生素危机至关重要。随着合成生物学技术和元件库的不断发展,基于细菌的工程菌疗法在治疗铜绿假单胞菌感染领域具有巨大的应用前景。研究者可根据实际需求自定义益生菌、病原菌等各类细菌的功能,可利用活细菌原位生成和精确递送药物到达的特定组织和部位。

图一:近红外光调控工程菌株C1028抗菌活性过程及其应用

基于以上背景,为了提高工程菌治疗铜绿假单胞菌感染的效果和避免不良反应。金帆课题组团队设计并构建了新的靶向铜绿假单胞菌药物——嵌合绿脓杆菌素ChPy,并进一步改造近红外光响应的工程菌株(命名位C1028)来生产和递送这一药物(图一)。黑暗环境中工程菌株C1028可正常生长并且不断地生产ChPy蛋白;近红外光下,C1028菌株裂解并释放ChPy蛋白以靶向清除环境中的铜绿假单胞菌。铜绿假单胞菌感染的老鼠伤口模型中,C1028菌株响应近红外光裂解两天内可清除伤口中95%的铜绿假单胞菌,并促进小鼠伤口愈合提前至少两天(图二)。这一工作为利用近红外光远程精调控细菌治疗铜绿假单胞菌感染提供了新的思路。

图二:在PAO1感染的小鼠伤口模型中评估工程菌C1028菌株的治疗能力


该工作获得深圳合成生物学创新研究院的支持。