全球金獎(jiǎng)！南工大“混搭”團(tuán)隊(duì)研發(fā)“創(chuàng)可貼”，破解寵物耐藥難題

交匯點(diǎn)訊 隨著寵物飼養(yǎng)量持續(xù)增長(zhǎng)，狗癬、貓癬等皮膚細(xì)菌感染已成為臨床常見(jiàn)問(wèn)題，目前通常采取抗生素療法。但抗生素的過(guò)度使用會(huì)導(dǎo)致耐藥菌株頻現(xiàn)，治療效果下降，形成“用藥—耐藥—再用藥”的惡性循環(huán)。日前，在全球合成生物學(xué)頂級(jí)賽事——國(guó)際基因工程機(jī)器大賽(iGEM)中，南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院江凌教授團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)的NJTECH-CHINA-A團(tuán)隊(duì)，為解決寵物臨床抗生素耐藥性這一難題提供了新方案，一舉奪得全球金獎(jiǎng)及最佳新元件獎(jiǎng)。

“就像超級(jí)細(xì)菌的出現(xiàn)一樣，寵物細(xì)菌對(duì)抗生素也在不斷‘升級(jí)防御’?！苯杞忉尩?，他們團(tuán)隊(duì)利用合成生物學(xué)技術(shù)，通過(guò)“新型抗菌肽挖掘—經(jīng)典抗菌肽優(yōu)化—高效表達(dá)體系構(gòu)建—功能性敷料整合”的全鏈條研究，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寵物皮膚細(xì)菌感染的安全、高效治療的寵物抗菌敷料，解決傳統(tǒng)抗生素耐藥性強(qiáng)、抗菌產(chǎn)品成本較高等行業(yè)痛點(diǎn)。

“抗菌肽作用于細(xì)菌細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞膜，進(jìn)而使細(xì)菌裂解死亡。”團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師孫楊介紹說(shuō)，團(tuán)隊(duì)采用的“抗菌肽”是生物體內(nèi)的小分子肽，與傳統(tǒng)抗生素作用機(jī)制不同，其可以通過(guò)物理方式破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使其糖、蛋白質(zhì)等內(nèi)溶物外泄而導(dǎo)致死亡?！斑@好比精準(zhǔn)打擊，直接擊穿細(xì)菌的‘城墻’，而細(xì)菌難以通過(guò)變異來(lái)應(yīng)對(duì)這種物理性攻擊，從而有效規(guī)避耐藥性問(wèn)題?！?/p>

據(jù)介紹，這支團(tuán)隊(duì)特別“混搭”，涵括了從食品、生工到計(jì)算機(jī)、機(jī)械等學(xué)院的師生，有人負(fù)責(zé)搞技術(shù)、有人負(fù)責(zé)做實(shí)驗(yàn)、有人負(fù)責(zé)對(duì)接需求，硬是把“實(shí)驗(yàn)室里的想法”變成了能幫助寵物的實(shí)用方案。為確?？咕牡母咝耘c安全性，團(tuán)隊(duì)采用“計(jì)算篩選+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的雙軌研發(fā)策略。干實(shí)驗(yàn)組(電腦里做設(shè)計(jì))組長(zhǎng)閆澤宇同學(xué)介紹：“我們首先從江凌教授構(gòu)建的特殊環(huán)境微生物菌種基因庫(kù)中，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)篩選獲得新型抗菌肽NJT-LYY-742.同時(shí)對(duì)已知抗菌肽進(jìn)行理性設(shè)計(jì)改造，提升其穩(wěn)定性和殺菌效率。”濕實(shí)驗(yàn)組(實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證)組長(zhǎng)劉和鈺同學(xué)補(bǔ)充說(shuō)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)成功量產(chǎn)抗菌肽?！皩?shí)驗(yàn)顯示，僅需3.13微克/毫升濃度，即可有效殺滅常見(jiàn)病菌，其膜破壞機(jī)制確保殺菌徹底有效?！?/p>

擔(dān)任人類實(shí)踐組(從生活中來(lái)到生活中去)組長(zhǎng)的楊亦檸同學(xué)介紹，光有抗菌肽還不夠，得方便寵物主人使用。團(tuán)隊(duì)又把抗菌肽負(fù)載于特殊水凝膠基質(zhì)中，制成類似創(chuàng)可貼的敷料。“這種材料既能持續(xù)釋放藥物，又具備良好的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，能夠較好地適應(yīng)寵物皮膚，比傳統(tǒng)藥膏方便多了?！?/p>

據(jù)悉，iGEM是合成生物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)國(guó)際賽事，已覆蓋全球60余個(gè)國(guó)家。賽事以“用標(biāo)準(zhǔn)化生物元件設(shè)計(jì)人工生物系統(tǒng)”為核心，鼓勵(lì)跨學(xué)科協(xié)作，結(jié)合生物實(shí)驗(yàn)、建模、設(shè)計(jì)等能力，解決環(huán)境、醫(yī)療、制造等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，每年都受到《科學(xué)》《自然》等頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊的密切關(guān)注。