靶向治疗策略在抗击病原菌中的新进展与应用前景

靶向治疗策略在抗击病原菌中的新进展与应用前景

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来源:蹇熹文
2025-09-17 15:27:48
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核心提示:随着抗生素耐药性问题的日益严峻,靶向治疗策略成为对抗病原菌感染的新希望。

随着抗生素耐药性问题的日益严峻,靶向治疗策略成为对抗病原菌感染的新希望。本文综述了窄谱抗菌剂、工程化益生菌、纳米技术、噬菌体疗法和CRISPR-Cas9技术等五大靶向治疗策略的最新研究进展,系统分析了其作用机制、优势与面临的挑战,为未来抗菌治疗提供了多角度的科学依据与发展方向。

抗生素耐药性已成为全球公共卫生领域的重大挑战。据预测,若不采取有效措施,到2050年,因耐药菌感染导致的年死亡人数可能高达1000万。传统广谱抗生素虽能广泛杀菌,但其非选择性杀伤模式不仅加速了耐药性的产生,还破坏了肠道菌群平衡,引发一系列副作用。在这一背景下,靶向治疗策略因其高特异性、低副作用和不易诱发耐药性等特点,逐渐成为研究热点。

窄谱抗菌剂通过精准作用于特定细菌靶点,减少对正常菌群的影响。例如,Fidaxomicin特异性抑制艰难梭菌的RNA聚合酶,而不会破坏肠道原生菌群;Lugdunin通过破坏细菌能量代谢系统,对多种革兰氏阳性菌(包括MRSA和VRE)表现出强效杀菌活性。抗菌肽(AMPs)如Thanatin和ZY4,通过破坏细胞膜或抑制酶活性,展现出良好的靶向性和低耐药潜力。溶菌酶(Lysins)如PyC和Cpl-1,能特异性裂解细胞壁,已在动物模型和部分临床应用中显示出良好的治疗效果。

工程化益生菌通过合成生物学手段,被设计成能够感知并响应病原菌的“智能”载体。例如,大肠杆菌Nissle 1917经改造后可表达针对VRE的抗菌肽;乳酸乳球菌能分泌降解铜绿假单胞菌生物膜的酶,降解率高达85%。此外,基于群体感应(Quorum Sensing)的“感知-杀伤”系统,使工程菌能在检测到病原菌信号后启动杀菌机制,实现对铜绿假单胞菌、沙门氏菌和霍乱弧菌的高效抑制。

纳米技术为药物递送提供了革命性平台。抗体功能化的金纳米颗粒可通过光热效应精准杀灭MRSA;肽修饰的纳米颗粒能实现抗生素的定向释放,显著提高局部药物浓度并降低全身毒性;膜包被纳米颗粒(如巨噬细胞膜或血小板膜修饰的纳米载体)利用天然识别机制增强靶向性,已在多种感染模型中验证其有效性。

 图1|纳米粒子作为靶向病原体的强效载体的三种主要模式。(A)载有致病菌特异性抗体的纳米粒子的杀伤机制。激光照射的持续暴露转化为热量,导致局部细胞损伤和不可避免的细胞死亡。PTT是指光热疗法。(B)带有靶向肽的负载抗生素的纳米颗粒。在识别出特定的细菌区域后,外壳破裂,内部抗生素释放。(C)血小板膜上包被囊泡的纳米粒子的作用模式。由于用特定细菌进行预处理,囊泡膜上的标记物将进行识别,随后释放的治疗药物将杀死目标细菌。

噬菌体疗法利用细菌特异性病毒进行精准杀菌,其优势在于自我增殖、自动清除和低耐药风险。例如,噬菌体鸡尾酒疗法能有效清除金黄色葡萄球菌和鲍曼不动杆菌的生物膜感染;噬菌体OMKO1通过靶向多药外排泵蛋白,不仅杀灭铜绿假单胞菌,还恢复了对原有抗生素的敏感性。此外,噬菌体与抗生素联用表现出协同效应(PAS效应),显著增强杀菌效果。

CRISPR-Cas9技术通过精准编辑细菌基因组,可直接敲除耐药基因或毒力因子。例如,利用接合质粒或噬菌体递送CRISPR系统,可高效清除大肠杆菌中的mcr-1耐药基因;纳米载体介导的CRISPR复合物能靶向MRSA的mecA基因,恢复其对β-内酰胺类药物的敏感性。尽管该技术仍面临递送效率和安全性等挑战,但其在精准抗菌领域的潜力巨大。

 图2|CRISPR-Cas9系统通过三种方法的运输。(A)携带单导向RNA和Cas9蛋白的纳米粒子,(B)通过偶联的质粒DNA,以及(C)通过噬菌体入侵的病毒DNA,构成了靶细菌细胞中获得的Cas9系统的主要来源。此后,sgRNA识别染色体DNA中的特异性抗性基因片段,Cas9蛋白进行切割活性。

尽管这些靶向策略展现出广阔前景,其临床应用仍面临诸多挑战。窄谱制剂依赖快速病原诊断;噬菌体存在免疫清除和宿主范围限制;工程益生菌的安全性需个体化评估;纳米颗粒的合成成本与生物相容性问题亟待解决;CRISPR技术则需进一步优化递送系统并降低脱靶风险。未来,多策略联合应用(如噬菌体+抗生素、CRISPR+纳米载体)可能是突破现有瓶颈的关键方向。

综上所述,靶向治疗策略为应对抗生素耐药性提供了多样化且富有前景的解决方案。通过持续的技术创新与跨学科合作,这些策略有望在未来临床中发挥重要作用,成为传统抗生素的有效补充甚至替代方案。

文献链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2021.673239/full

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