隨著寵物飼養(yǎng)量持續(xù)增長，狗癬、貓癬等皮膚細(xì)菌感染已成為臨床常見問題，目前通常采取抗生素療法。但抗生素的過度使用會導(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)頂級賽事——國際基因工程機(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，一舉奪得全球金獎及最佳新元件獎。
“就像超級細(xì)菌的出現(xiàn)一樣，寵物細(xì)菌對抗生素也在不斷‘升級防御’。”江凌解釋道，他們團(tuán)隊(duì)利用合成生物學(xué)技術(shù)，通過“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，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。“這好比精準(zhǔn)打擊，直接擊穿細(xì)菌的‘城墻’，而細(xì)菌難以通過變異來應(yīng)對這種物理性攻擊，從而有效規(guī)避耐藥性問題。”
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。為確保抗菌肽的高效性與安全性，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中，通過機(jī)器學(xué)習(xí)篩選獲得新型抗菌肽NJT-LYY-742，同時對已知抗菌肽進(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)組長劉和鈺同學(xué)補(bǔ)充說，團(tuán)隊(duì)通過大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)成功量產(chǎn)抗菌肽。“實(shí)驗(yàn)顯示，僅需3.13微克/毫升濃度，即可有效殺滅常見病菌，其膜破壞機(jī)制確保殺菌徹底有效。”
擔(dān)任人類實(shí)踐組(從生活中來到生活中去)組長的楊亦檸同學(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。”
據(jù)悉，iGEM是合成生物學(xué)領(lǐng)域的頂級國際賽事，已覆蓋全球60余個國家。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)問題，每年都受到《科學(xué)》《自然》等頂級學(xué)術(shù)期刊的密切關(guān)注。(謝詩涵)
來源：新華日報(bào)·交匯點(diǎn)