在人或動物的腸道、口腔及生殖道內(nèi),，普遍存在著一種“共生菌”——糞腸球菌,。近年來研究發(fā)現(xiàn)，由于新型抗生素的研制速度遠遠趕不上耐藥菌的進化速度,，部分糞腸球菌耐藥性嚴重,，逐漸演變成“超級細菌”。

　　俗話說“一物降一物”,，“超級細菌”的天敵又會是誰呢,？來自福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、南方生物醫(yī)學(xué)研究中心歐陽松應(yīng)教授認為,，噬菌體或能做到,。日前,，他們課題組在國際病原學(xué)雜志《公共科學(xué)圖書館-病原體》上發(fā)表研究稱，一個結(jié)構(gòu)類似“八爪魚”的裂解酶“LysIME-EF1”,，能夠高效裂解多種糞腸球菌臨床株,，具有巨大的潛在應(yīng)用價值。

　　歐陽松應(yīng)表示,，“LysIME-EF1”可以作為生物前體,，用來開發(fā)針對糞腸球菌臨床株的生物藥物，最終解決攻克耐藥細菌的難題,，而噬菌體療法有望成為人類對抗細菌的最后一道防線,。

　　細菌越來越“聰明”進化出一系列“逃生”策略

　　糞腸球菌是一種革蘭氏陽性菌，又名糞鏈球菌,，可引起人的心內(nèi)膜炎,、菌血癥、泌尿道感染及腦膜炎等多種疾病,。在需氧革蘭氏陽性菌導(dǎo)致的醫(yī)院內(nèi)感染中,，其致病率僅次于葡萄球菌。在全球范圍內(nèi)每年由于糞腸球菌感染而導(dǎo)致死亡的人數(shù)高達1.7萬,，并且還在逐年攀升,。

　　近年來，由于抗生素的長期和大量不規(guī)范使用,，糞腸球菌獲得性耐藥性不斷上升,，治療糞腸球菌感染日益困難?！凹毦退幮杂址Q抗藥性,，是指細菌暴露于抗細菌藥物(如常用的抗生素)時發(fā)生改變，使得這些藥物逐漸失去效果,，不能發(fā)揮抗菌作用,。”歐陽松應(yīng)說,。

　　據(jù)介紹,，糞腸球菌長期對抗藥物，已經(jīng)越來越“聰明”,，進化出一系列“逃生”策略：能通過改變青霉素結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu),，降低與青霉素的親和力使藥物失效，來“逃避”被殺死的命運,；能編碼產(chǎn)生青霉素酶來降解青霉素,，實現(xiàn)對青霉素這類抗生素的耐藥性；它還能形成生物包被膜,，將自己緊緊包裹在膜內(nèi)，從而使藥物作用失敗。

　　究其原因,，歐陽松應(yīng)分析,，對抗糞腸球菌藥物大多數(shù)為多年前所研發(fā)，更新?lián)Q代速度慢,；有些糞腸球菌在形態(tài)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生耐藥性變化,，同時糞腸球菌耐藥機理研究不透徹，缺乏相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)指導(dǎo)藥物開發(fā),。因此,，目前急需解決的問題是徹底了解糞腸球菌耐藥機理，為藥物研發(fā)提供理論基礎(chǔ),。

　　“隨著細菌耐藥性問題的日益突出,，特別是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)定2020年起飼料中全面禁止添加抗生素，尋找新的抗菌制劑已刻不容緩,?！睔W陽松應(yīng)表示，而噬菌體及其裂解酶,，因具備高效殺菌能力,，被譽為糞腸球菌的“天敵”。

　　“撕碎”細菌細胞壁噬菌體及其裂解酶成抗菌“生力軍”

　　噬菌體及其裂解酶為什么能抗菌,？其抗菌機理與現(xiàn)有藥物有什么不同,？

　　歐陽松應(yīng)告訴科技日報記者，噬菌體是指能夠“吃”細菌的一些病毒,，它在地球的每個角落隨處可見,，在泥土、動物內(nèi)臟,、人類手上等,，都可以找到噬菌體的蹤影?！靶疫\的是,，它對人體無害，只能專門以細菌為生,。而且每種噬菌體幾乎只‘吃’一種細菌,，因此它們能靶向特異的致病細菌。同時,，它有自限性,，一旦針對的細菌群被消滅，其數(shù)量將銳減,，不會在體內(nèi)大量存活,?！睔W陽松應(yīng)說。

　　裂解酶即噬菌體的“嘴巴”,，它的作用在于撕碎細菌的細胞壁,，在與細菌細胞壁接觸的數(shù)秒內(nèi)，就可以“撕碎”細菌細胞壁,，并能高效裂解多種細菌,。據(jù)歐陽松應(yīng)介紹，由于噬菌體是病毒,，它對細菌的攻擊是“物理攻擊”,，產(chǎn)生耐藥性的可能性遠小于抗生素，因而不存在抗藥性問題,，故可作為一種潛在的抗菌藥物,，而且制備效率高、費用低,。

　　早在上世紀70年代,，就有科學(xué)家用噬菌體療法，治好了500例因抗生素使用過度導(dǎo)致菌群失調(diào)的嬰幼兒,。這些孩子們因患敗血癥或肺炎,接受2到3周抗生素治療后,，導(dǎo)致體內(nèi)發(fā)生菌群失調(diào),出現(xiàn)腹瀉、體重減輕等現(xiàn)象,。經(jīng)噬菌體及雙歧桿菌治療后,從腹瀉癥狀減輕和體重增加情況來看,所有患兒的癥狀都有明顯臨床改善,。

　　當前，國內(nèi)關(guān)于噬菌體裂解酶的研究起步較晚,，大部分研究還處于實驗室階段,。本次研究中，歐陽松應(yīng)團隊分離獲得噬菌體“IME-EF1”,，并找到該噬菌體的裂解酶基因,，將該裂解酶命名為“LysIME-EF1”。研究發(fā)現(xiàn),，“LysIME-EF1”能夠裂解從臨床上分類的多種糞腸球菌,。

　　結(jié)構(gòu)似“八爪魚”具備捕殺糞腸球菌超能力

　　相比其他病菌，糞腸球菌對環(huán)境適應(yīng)力和抵抗力強,，如在被裂解的過程中,，容易形成生物包被膜，裂解酶從外部需要突破包被膜,，才能直接作用于細菌,。同時，該病菌細胞壁較厚,，所需裂解時間稍長,。面對如此“狡猾”的對象,，“LysIME-EF1”如何捕殺糞腸球菌？

　　歐陽松應(yīng)團隊在研究中發(fā)現(xiàn),，“LysIME-EF1”由一個水解細菌細胞壁的功能域和一個結(jié)合細菌細胞壁的功能域組成,。結(jié)合功能域像一個八爪魚的“吸盤”，由4個分子組成,，它能牢牢地吸住“獵物”糞腸球菌。而水解功能域呈現(xiàn)球狀,，像八爪魚的“頭部”連在“吸盤”上,，中間通過柔性“脖子”連接。當“吸盤”吸住獵物后,，球狀“嘴巴”便通過柔性“脖子”吃掉獵物,。

　　“‘LysIME-EF1’能夠高效裂解，與其結(jié)構(gòu)的獨特性密不可分,?！睔W陽松應(yīng)進一步解釋，與其他裂解酶不一樣的獨特結(jié)構(gòu),，提高了它與細菌的結(jié)合能力,，并且結(jié)構(gòu)上的4個分子和催化功能域都是由一個基因編碼，而其他裂解酶結(jié)合功能域只有一個分子,，這賦予“LysIME-EF1”高效裂解多種糞腸球菌臨床株的超能力,，催化活性和裂解范圍比其他的裂解酶高效和寬廣。

　　歐陽松應(yīng)團隊還通過流式細胞分篩技術(shù)及細菌裂解實驗,，找到了裂解酶“LysIME-EF1”與細胞壁結(jié)合的關(guān)鍵位點,，填補了相關(guān)機制研究的空白。裂解酶與細菌細胞壁的結(jié)合過程是裂解酶發(fā)揮裂解活性必不可少的一個步驟,，由于細菌細胞壁成分復(fù)雜,，一直以來，很難徹底了解裂解酶是如何結(jié)合到細菌細胞壁,。他們通過分析裂解酶“LysIME-EF1”的結(jié)構(gòu),，發(fā)現(xiàn)其底部“吸盤”結(jié)構(gòu)帶有正電荷，推測可能與細胞壁上某些帶負電荷的組分結(jié)合,。他們進一步開展系列實驗,，結(jié)果驗證了他們的推測并找到了關(guān)鍵結(jié)合位點。

　　“針對這些位點,，我們可以開展相關(guān)實驗,，通過提高裂解酶與細菌細胞壁的結(jié)合能力來提高裂解活性?！睔W陽松應(yīng)表示,，他們打算根據(jù)這個裂解酶的結(jié)構(gòu)特征,，采用計算機模擬的方法，確定能與其結(jié)合的底物,，從而拓展它的應(yīng)用,。

　　歐陽松應(yīng)告訴記者，他們的研究首次從結(jié)構(gòu)和功能角度闡明了“LysIME-EF1”的作用機理,，對開發(fā)針對糞腸球菌臨床株的生物藥物具有重要意義,。目前，這種裂解酶對近30株臨床上引起尿道感染,、敗血癥,、化膿性腹部感染等的致病性糞腸球菌，都擁有很高的裂解活性,。下一步,，團隊將根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)信息，開展裂解酶“LysIME-EF1”的改造工作,，擴寬裂解譜,，同時建立相關(guān)動物模型，加快臨床研發(fā)的進程,。