Advanced Materials：洪佳旭/何耀团队在眼科细菌感染性疾病中首次实现ASO向人类耐药菌的特异性递送

在临床治疗中，为了节省宝贵的时间，医生通常在获得准确诊断之前给患者开具广谱抗生素。然而，抗生素的过度使用往往会促进抗生素耐药（ABR）细菌的出现。此外，广谱抗生素不仅能杀灭致病菌，还会杀灭有益菌。

近年来，CRISPR-Cas疗法、工程毒素、抗菌肽开始被用作抗菌药物，与这些抗菌剂不同的是，反义寡核苷酸（ASO）可以靶向特定的细菌基因并通过碱基互补配对的方式抑制其转录，从而显着扩大了可用的治疗靶点，在抗生素耐药（ABR）细菌中也同样如此。

但需要注意的是，ASO与其互补基因结合并发挥抑制作用的前提是将其有效递送到细菌细胞内。然而，由于独特的细菌质膜和细胞壁施加的静电电荷或尺寸屏障，常规ASO很难自由进入细菌细胞中。而目前用于递送的ASO的载体无法区分细菌细胞和哺乳动物细胞。这极大地阻碍了细菌感染的临床前或临床治疗，特别是那些由抗生素耐药细菌引起的感染。

近日，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院洪佳旭主任医师、苏州大学何耀教授、王后禹研究员等在 Advanced Meterials 期刊发表了题为：Antisense Oligonucleotides Selectively Enter Human-derived Antibiotic-Resistant Bacteria through bacterial-specific ATP-binding Cassette Sugar Transporter 的研究论文。

该研究利用了细菌特异性ATP结合盒（ABC）糖转运体，通过将ASO搭便车到α(1-4)-糖苷连接的葡萄糖聚合物（GP）上，从而让细菌选择性摄取并内化ASO。

与非特异性被哺乳动物和细菌吞噬的细胞穿膜肽相比，由葡萄糖聚合物和反义多核酸修饰的纳米颗粒组成的治疗药物（GP-SiNPs-asPNA）被选择性地内化到人类来源的多重耐药大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌中，并且显示出更高的摄取率（51.6%）。

这一策略可以特异性和有效地杀死几乎100%的抗生素耐药（ABR）细菌。此外，该治疗策略对细菌性角膜炎和眼内炎也有明显疗效。这一策略成功地将ASO技术扩大到了哺乳动物细胞以外的细菌中。

在古希腊神话中，希腊联军围困特洛伊城，却久攻不下，于是假装撤退，并留下一具巨大的木马，特洛伊守军把木马运进城中作为战利品。木马中躲藏的希腊士兵打开城门，导致特洛伊沦陷。后人常用“特洛伊木马”（Trojan Horse）来比喻在敌方埋下伏兵里应外合的活动。

早在1980年代，科学们家们提出了抗生素的“特洛伊木马”策略，将抗生素与铁载体结合，从而通过细菌的铁转运系统将抗生素转运到细菌细胞内。但目前还没有研究利用“特洛伊木马”策略将ASO选择性转运到细菌细胞中。

自从发现细菌特异性ATP结合盒（ABC）糖转运蛋白的30年以来，科学家们已经阐明了碳水化合物进入细菌细胞的选择性内化机制。基于这种摄取机制，研究团队已经证明了葡萄糖聚合物（GP）修饰的纳米探针可以通过细菌特异性ABC糖转运蛋白途径内化到各种细菌中。但目前还没有将其应用于向细菌细胞中递送ASO。

在这项最新研究中，研究团队将细菌特异性ABC糖转运蛋白应用于向细菌递送ASO，包括人类来源的抗生素耐药（ABR）细菌，例如多重耐药大肠杆菌（MDR E. coli）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。

通常情况下，葡萄糖聚合物（GP）和反义多肽核酸（asPNA）修饰的硅纳米颗粒（GP-SiNPs-asPNA）通过细菌特异性ABC糖转运体途径被多种细菌选择性、高效强吞噬。而ABC糖转运体突变的细菌则很难内化GP-SiNPs-asPNA。

在反义多肽核酸（asPNA）进入细菌后，通过与靶点互补配对，选择性抑制细菌基因的表达。结果显示，100%的人类来源的抗生素耐药（ABR）细菌被选择性和有效地杀死。此外，该治疗策略对细菌性角膜炎和眼内炎也有明显疗效。这一策略成功地将ASO技术扩大到了哺乳动物细胞以外的细菌中。

围绕角膜病生物治疗的关键临床问题，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院洪佳旭主任在之前病毒性角膜炎的CRISPR基因编辑疗法走到临床IND的基础上，在眼科耐药菌的创新ASO基因治疗研究中再获突破。洪佳旭主任从临床发现问题，再到实验室研究中与苏州大学何耀教授团队合作通过创新材料解决耐药菌问题，二者建立了闭环的科研协作模式，也将在未来积极探索真实世界临床应用可能。

原始出处：

Mingzhu Liu， Binbin Chu， Rong Sun， et al. Antisense Oligonucleotides Selectively Enter Human-derived Antibiotic-Resistant Bacteria through bacterial-specific ATP-binding Cassette Sugar Transporter. Advanced Meterials， 31 March 2023.