科学家发现一种能“打败”致命超级细菌的糖

这项发表在《自然-化学生物学》上的研究表明，实验室研制的一种抗体能够清除小鼠体内通常致命的细菌感染。其作用机制是结合一种独特的细菌糖，并提醒免疫系统消灭入侵的病原体。
该项目由悉尼大学的理查德·佩恩教授联合领导，合作者包括沃尔特与伊丽莎·霍尔医学研究所（WEHI）的伊桑·戈达德-博格教授，以及墨尔本大学和彼得·多尔蒂感染与免疫研究所的尼科拉斯·斯科特副教授。佩恩教授还将领导新宣布的澳大利亚研究理事会先进肽与蛋白质工程卓越中心，该中心将依托此类发现，加速从基础研究到生物技术、农业和环境保护应用的转化。
“这项研究展示了将化学合成与生物化学、免疫学、微生物学和感染生物学相结合的可能性，”佩恩教授表示，“通过在实验室用合成化学精确构建这些细菌糖，我们能够在分子水平上了解它们的形状，并开发出能高特异性结合它们的抗体。这为治疗某些毁灭性的耐药细菌感染开辟了新途径。”
为何细菌糖是独特靶点
研究团队开发的抗体靶向一种名为假氨基糖的糖分子。虽然它与人类细胞上的糖分子相似，但这种分子仅由细菌产生。许多危险病原体将其作为外表面的关键组成部分，帮助自身存活并逃避免疫防御。由于人体不会产生这种糖，它为开发不伤害健康细胞的免疫疗法提供了高度特异性的靶点。
设计广谱抗体
为利用这一弱点，研究人员首先从零开始合成了细菌糖和糖修饰肽。这项工作使他们能够确定该分子的确切三维结构以及它在细菌表面的存在形式。利用这些详细信息，团队研制出了他们所说的“泛特异性”抗体，它能识别多种不同细菌物种和菌株中的同一种糖。
在小鼠感染研究中，该抗体成功清除了多重耐药鲍曼不动杆菌。这种细菌是医院获得性肺炎和血流感染的常见病因，且治疗难度极大。
“多重耐药鲍曼不动杆菌是全球现代医疗机构面临的重大威胁，”戈达德-博格教授说，“感染甚至对最后一线抗生素产生耐药性的情况并不少见。我们的研究是一项有力的概念验证实验，为开发新的救命被动免疫疗法打开了大门。”
被动免疫疗法如何保护患者
被动免疫疗法是指给患者注射现成的抗体以快速控制感染，而不是等待身体的适应性免疫系统做出反应。这种方法既可用于治疗活动性感染，也可用于预防感染。在医院环境中，它可用于保护重症监护室中面临耐药菌高风险的脆弱患者。
斯科特副教授指出，这些抗体还为研究细菌如何致病提供了重要的新方法。“这些糖是细菌毒力的核心，但一直很难研究，”他说，“有了能特异性识别它们的抗体，我们就能绘制它们的分布位置以及在不同病原体中的变化情况。这些知识直接有助于开发更好的诊断方法和疗法。”
迈向临床应用
未来五年，该团队计划将这些发现转化为可用于临床的抗体疗法，重点关注多重耐药鲍曼不动杆菌。实现这一目标将消除ESKAPE病原体中最危险的成员之一，并标志着全球对抗抗生素耐药性的努力迈出重要一步。
“这正是新的澳大利亚研究理事会卓越中心旨在促成的突破类型，”佩恩教授说，“我们的目标是将基础分子见解转化为保护医疗系统中最脆弱人群的实际解决方案。”
作者声明无利益冲突。研究资金来自国家卫生与医学研究委员会、澳大利亚研究理事会、美国国立卫生研究院、沃尔特与伊丽莎·霍尔医学研究所和维多利亚州政府。研究人员感谢Bio21分子科学与生物技术研究所的墨尔本质谱与蛋白质组学设施提供的支持。所有动物处理和程序均符合墨尔本大学指南，并经墨尔本大学动物伦理委员会批准（申请ID 29017）。